内容正文:
2.2
基本不等式
第1课时 基本不等式(一)
【学习目标】
1.理解基本不等式的几何意义及其推导过程.(数学抽象)
2.理解基本不等式的应用条件,能利用基本不等式求最值.(逻辑推理)
3.能够灵活应用基本不等式求最值.(逻辑推理)
一、重要不等式与基本不等式
[思考]
不等式a2+b2≥2ab与≤成立的条件相同吗?如果不同各是什么?
提示:不同,a2+b2≥2ab成立的条件是a,b∈R;≤成立的条件是a,b均为正实数.
[点睛]
基本不等式的常见变形
(1)a+b≥2(a>0,b>0,当且仅当a=b时等号成立);
(2)ab≤()2≤(a∈R,b∈R,当且仅当a=b时等号成立).
二、基本不等式的应用
已知x,y都为正数,
(1)若x+y=S(和为定值),则当x=y时,积xy取得最大值.
(2)若xy=P(积为定值),则当x=y时,和x+y取得最小值_____.
2
【明辨是非】(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)基本不等式≤中的a,b只能是具体的数.( )
提示:a,b既可以是具体的某个数,也可以是代数式.
(2)当a,b是任意正实数时,a,b的几何平均数不大于它们的算术平均数.( )
提示:即≤,当且仅当a=b时,等号成立.
×
√
(3)不等式m2+1≥2m中等号成立的条件是m=1.( )
提示:当且仅当m=1时等号成立.
(4)a+≥2(a≠0)恒成立.( )
提示:只有当a>0时,a+≥2,当a<0时,a+≤-2.
√
×
类型1 基本不等式的认识(数学抽象)
【典例1】(2026·宁德高一检测)已知实数a,b满足ab>0,则下列结论一定成立的是( )
A.+>2 B.+ab的最小值为4
C.< D.的最小值为2
√
【解析】选D.对于A,取a=b=1,得+=2,故A错误;
对于B,+ab=+ab+1-1≥2-1=3,
当且仅当ab=1时取等号,故B错误;
对于C,取a=b=1,得=1==1,故C错误,
对于D,≥=2,当且仅当ab=1时取等号,故D正确.
【解题有招】
基本不等式的关注点
(1)条件:a>0,b>0;
(2)公式:≤;
(3)常用变形:ab≤()2,a+b≥2.
【即学即练】
(2025·北京卷)已知a>0,b>0,则( )
A.a2+b2>2ab B.+≥ C.a+b> D.+≤
【解析】选C.对于A,当a=b时,a2+b2=2ab,故A错误;
对于B,D,取a=,b=,此时+=2+4=6<=8=,
+=2+4=6>=4,故B,D错误;
对于C,由基本不等式可得a+b≥2>,故C正确.
√
类型2 利用基本不等式求最值(逻辑推理、数学运算)
【典例2】(1)(一题多解)(-6≤a≤3)的最大值为( )
A.9 B. C.3 D.
【解析】选B.方法一(基本不等式):因为-6≤a≤3,所以3-a≥0,a+6≥0,则由基本不等式,可知≤,当且仅当a=-时等号成立.
方法二(函数法):=≤,当且仅当a=-时等号成立.
√
(2)(2026·长春高一检测)已知x>0,则x++6的最小值为( )
A.0 B.2 C.6 D.8
【解析】选D.因为x>0,所以x++6≥2+6=8,
当且仅当x=,即x=1时取等号.
故x++6的最小值为8.
√
【解题有招】
利用基本不等式求最值的注意点
一正:a,b均为正数;
二定:不等式一边为定值;
三相等:不等式中的等号能取到,即a=b有解.
【即学即练】
1.当x>0时,+4x的最小值为 .
【解析】因为x>0,所以>0,4x>0,所以+4x≥2=8.当且仅当=4x,即x=时,取得最小值8.
答案:8
2.已知0<x<2,则4x(12-4x)的最大值为 .
【解析】因为0<x<2,所以4x>0,12-4x>0,4x(12-4x)≤[]2=36,当且仅当4x=12-4x,即x=时等号成立,所以最大值为36.
答案:36
类型3 基本不等式的灵活应用(逻辑推理)
角度1 “含有负”问题
【典例3】下面是小米同学求“y=x+的取值范围”的解题步骤:
因为x+≥2=2,当且仅当x=,即x=1时,等号成立,
所以y=x+的取值范围为{y|y≥2}.
请问小米同学解的正确吗?为什么?
【解析】不正确.小米同学只考虑了x>0的情况,忽视了x<0的情况,正确的步骤应为:
(1)当x>0时,x+≥2=2,当且仅当x=,即x=1时,等号成立;
(2)当x<0时,x+=-[(-x)+]≤-2=-2,
当且仅当x=,即x=-1时,等号成立.
所以y=x+的取值范围为{y|y≥2或y≤-2}.
【解题有招】
“含有负”问题的解题步骤
当a<0,b<0时,也可以利用基本不等式求最值,其步骤为:
(1)各项提取“负号”,化负为正利用基本不等式;
(2)利用不等式的性质,改变不等号的方向,求得最值.
【即学即练】
已知x<0,则3x+的最大值为 .
【解析】因为x<0,所以-x>0.则3x+=-[+(-3x)]≤-2=-12,当且仅当=-3x,即x=-2时,3x+取得最大值为-12.
答案:-12
角度2 “凑定值”问题
【典例4】(1)已知x>-2,则x+的最小值为 .
(2)已知0<x<1,则x(1-2x)的最大值为 .
【解析】(1)由于x+=x+2+-2≥2-2=4,
当且仅当x+2=(x>-2),即(x+2)2=9,即x=1时等号成立,
所以x+的最小值为4.
(2)因为x(1-2x)=2x(-x)≤2[]2=2·()2=,
当且仅当x=-x,即x=时,等号成立.故x(1-2x)的最大值为.
答案:(1)4 (2)
【解题有招】
拼凑法求最值的解题策略
拼凑法求解最值,其实质就是先对代数式变形拼凑出和或积为常数的两项,然后利用基本不等式求解最值.
【即学即练】
1.(2026·海口高一检测)已知x>1,则4x+的最小值为( )
A.4 B.6 C.8 D.10
【解析】选C.由x>1得x-1>0,4x+=4(x-1)++4≥2+4=8,
当且仅当4(x-1)=,即x=时,等号成立,
故4x+的最小值为8.
√
2.设0<x<,则4x(3-2x)的最大值为 .
【解析】因为0<x<,所以3-2x>0,
所以4x(3-2x)=2[2x(3-2x)]≤2[]2=.
当且仅当2x=3-2x,即x=时,取“=”.
答案:
角度3 “分式型”问题
【典例5】(易错·对对碰)
(1)已知x>-1,则的最小值为 .
(2)已知x>-1,则的最大值为 .
【解析】(1)=(x+1)++10,
因为x>-1,所以x+1>0,所以(x+1)++10≥2+10=16,
当且仅当x+1=,即x=2时,等号成立.故所求最小值为16.
(2)y==,
因为x>-1,所以x+1>0,所以y≤,
当且仅当x+1=,即x=-1时,等号成立.
故所求最大值为.
答案:(1)16 (2)
【解题有招】
求“分式型”代数式最值的策略
根据“分式型”代数式的特点,拆分成能利用基本不等式求最值的形式.
【即学即练】
(2026·菏泽高一检测)函数y=(x>1)的最大值为( )
A.1 B.-1 C.3 D.-3
【解析】选D.令t=x-1>0,得x=t+1,则y==-(t+)-1≤-2-1=-3,
当且仅当t=1,即x=2时,取等号,所以函数y=(x>1)的最大值为-3.
√
教材深一度
基本不等式的证明方法
(链接教材P45探究)
基本不等式的证明方法很多,教材上给出了分析法与图示法两种证明方法,意犹未尽的同学可以阅读下面总结的证明方法.
1.作差法
-≥0,即≥,当且仅当a=b时,等号成立.
2.分析法
要证≤,只需证2≤a+b,
只需证2-a-b≤0,只需证-(-)2≤0,
显然(-)2≥0成立,当且仅当a=b时,等号成立.
3.图示法(一)
如图≤,当且仅当a=b时,取“=”.
4.图示法(二)
如图,≤,当且仅当a=b时,取“=”.
5.图示法(三)
如图,≤+,当且仅当a=b时,取“=”.
6.图示法(四)
如图,≥+⇒2(a+b)≥(+)2⇒≥,
当且仅当a=b时,取“=”.
$