内容正文:
第4节 基本不等式
课标解读 1.掌握基本不等式(a,b≥0).2.结合具体实例,能用基本不等式解决简单的最大值或最小值的问题.3.理解基本不等式在实际问题中的应用.
强基础•固本增分
研考点•精准突破
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强基础•固本增分
自主诊断
1.(苏教版必修第一册3.2.2节练习第1题)若m>0,n>0,mn=81,则m+n的最小值是( )
A.4 B.4 C.9 D.18
D
解析 因为m>0,n>0,mn=81,
所以m+n≥2=18,当且仅当m=n=9时,等号成立.
2.(北师大版必修第一册3.2节练习第2题改编)已知x>0,则x+的最小值为 .
4
解析 当x>0时,x+≥2=4,当且仅当x=,即x=2时,等号成立,所以当x>0时,x+≥4.
3.(人教B版必修第一册2.2.4例2)已知ab>0,求证:≥2,并推导出等号成立的条件.
证明 因为ab>0,所以>0,>0.根据均值不等式,得≥2=2,即≥2.当且仅当,即a2=b2时,等号成立.因为ab>0,所以等号成立的条件是a=b.
4.(人教A版必修第一册习题2.2第4题)已知x,y,z都是正实数,求证: (x+y)(y+z)(x+z)≥8xyz.
证明 因为x,y,z都是正实数,由基本不等式得x+y≥2,y+z≥2,x+z≥2,所以(x+y)(y+z)(x+z)≥2·2·2=8xyz,当且仅当x=y=z时,等号成立.
知识梳理
1.基本不等式:. 也叫均值不等式
(1)基本不等式成立的条件: .
(2)等号成立的条件:当且仅当 时,等号成立.
(3)其中 称为正数a,b的算术平均数, 称为正数a,b的几何平均数.
两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数
a>0,b>0
a=b
2.基本不等式的变形
(1)a2+b2≥ (a,b∈R),当且仅当a=b时,等号成立.
(2)a+b≥2(a>0,b>0),当且仅当a=b时,等号成立.
(3)ab≤()2(a,b∈R),当且仅当a=b时,等号成立.
(4)()2≤(a,b∈R),当且仅当a=b时,等号成立.
3.利用基本不等式求最值
已知x,y都是正数,
(1)如果xy等于定值P,那么当x=y时,x+y有最小值 .
(2)如果x+y等于定值S,那么当x=y时,xy有最大值 .
2ab
2
S2
微警示 上述结果可总结为和定积最大,积定和最小.利用基本不等式求最值应满足三个条件“一正、二定、三相等”.
研考点•精准突破
考点一 直接应用基本不等式求最值
例1 (1)(2026·江苏苏州高三检测)已知a,b为实数,则“a>0且b>0”是
“≥2”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
A
解析 若a>0且b>0,则≥2=2,当且仅当a=b时,等号成立;当a=b=-1时,满足≥2,但不满足a>0且b>0,故“a>0且b>0”是“≥2”的充分不必要条件.
考点一
考点二
考点三
(2)(多选题)(2025·山东潍坊月考)下列结论中正确的是( )
A.若x>0,则x-1+≥2
B.若ab≤()2,则a>0,b>0
C.若x>1,y>1,则lg x·lg y≤
D.若a,b∈R,则4a+4b≥2a+b+1
CD
考点一
考点二
考点三
解析 虽然x>0,但x-1不一定为正数,所以x-1+≥2不一定成立,故选项A错误;当ab<0时,ab≤()2显然成立,故选项B错误;当x>1,y>1时,lg x>0,lg y>0,所以由基本不等式变形可得lg x·lg y≤()2=,故选项C正确;当a,b∈R时,4a>0,4b>0,由基本不等式可得4a+4b≥2=2a+b+1,故选项D正确.故选CD.
考点一
考点二
考点三
(3)(2025·山东日照模拟)若x>0,y>0,且=10,则xy的最小值为 .
解析 由x>0,y>0,得10=≥2,则,即xy≥,当且仅当=5时,等号成立,所以当x=,y=时,xy的最小值为.
考点一
考点二
考点三
规律方法 利用基本不等式求最值的策略
(1)当求“和”式的最小值时,一般运用变形a+b≥2
)2,这时必须确保“和”是定值.
(2)注意检验等号成立的条件是否满足,若不满足,则不可直接运用基本不等式求最值.
考点一
考点二
考点三
[对点训练1](1)(多选题)(2025·河南郑州期末)下列结论中成立的有( )
A.若a,b∈R,则a10+b10≥2a5b5
B.若x≠0,则x2+≥2
C.若≥2,则必有a>0,b>0
D.若a∈R,则有a2+9≥6a
ABD
解析 由基本不等式可知,若≥2成立,则有>0,>0,因此a>0,b>0或a<0,b<0,故选项C不成立,其余选项均成立.
考点一
考点二
考点三
(2)(2026·安徽合肥模拟)已知x>0,y>0,x+3y=6,则xy的最大值为( )
A.3 B.6 C.9 D.12
A
解析 因为x>0,y>0,x+3y=6,则x+3y=6≥2,所以xy≤3,当且仅当x=3y=3,即x=3,y=1时,等号成立,故xy的最大值为3.
考点一
考点二
考点三
考点二 利用基本不等式分析不等关系
例2 (1)(2022·上海,14)若实数a,b满足a>b>0,下列不等式中恒成立的
是( )
A.a+b>2 B.a+b<2
C.+2b>2 D.+2b<2
A
解析 因为a>b>0,所以由基本不等式可得a+b>2+2b≥2(当且仅当=2b,即a=4b时,等号成立),故选A.
考点一
考点二
考点三
(2)(2025·江苏扬州期末)若a>b>1,x=ln,y=(ln a+ln b),z=,则下列选项正确的是( )
A.x<z<y B.y<z<x
C.z<x<y D.z<y<x
D
解析 由于x=ln,y=(ln a+ln b)=ln,z=,而a>b>1,则ln a>ln b >0,所以(ln a+ln b)>,即y>z,由,则ln>ln,即x>y.
综上可得x>y>z.故选D.
考点一
考点二
考点三
[对点训练2](2025·江西临川期中)已知3·2a=4·3b=1,则下列选项正确的
是( )
A.a>b>-1 B.b>a>-1
C.a<b<-1 D.b<a<-1
C
解析 由3·2a=4·3b=1得2a=,3b=,即a=-log23<-1,b=-log34<-1.又log23-log34 =>0,所以a<b<-1.
故选C.
考点一
考点二
考点三
考点三 利用基本不等式证明不等式
例3 (1)设a,b均为正实数,求证:+ab≥2.
证明 由于a,b均为正实数,所以≥2,当且仅当,即a=b时,等号成立.又因为+ab≥2=2,当且仅当=ab时,等号成立,所以+ab≥+ab≥2,当且仅当
即a=b=时,等号成立.
考点一
考点二
考点三
(2)已知a>0,b>0,c>0,且a+b+c=1,求证:≥9.
证明 ∵a>0,b>0,c>0,且a+b+c=1,
∴=3+()+()+()
≥3 +2+2+2=3+2+2+2=9,当且仅当a=b=c时,等号成立.
考点一
考点二
考点三
规律方法 利用基本不等式证明不等式的技巧
(1)证明不等式的关键是利用基本不等式对“积式”与“和式”进行放缩转化.
(2)多次运用基本不等式时,注意等号能否取到.
(3)不能直接运用基本不等式时,可通过组合、拆分、常数代换等方法变形,以满足基本不等式应用的条件,再进行证明.
考点一
考点二
考点三
[对点训练3]已知a,b,c均为正实数,且a+b+c=1,求证:(-1)(-1)(-1)≥8.
证明 因为a,b,c均为正实数,且a+b+c=1,所以由基本不等式得,
(-1)(-1)(-1)==8,当且仅当a=b=c=时,等号成立.
考点一
考点二
考点三
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