内容正文:
第2讲
基本不等式
数 学
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教材核心知识 课标要求
基本不等式 基本不等式(a,b≥0)
基本不等式 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问题
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考向1 基本不等式直接应用
典例2设x,y满足x+y=10,且x,y都是正数,则xy的最大值为( )
A.5 B.10 C.25 D.50
C
解析 因为x,y满足x+y=10,且x,y都是正数,所以xy≤=25,当且仅当x=y=5时等号成立,所以xy的最大值为25.故选C.
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考向2 基本不等式求函数最值
典例3(2025浙江高二期末)已知a>0,b>0,且=1,则的最小值为( )
A.2 B.2 C. D.1+
A
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解析 因为a>0,b>0,且=1,所以=1-,所以a=>0,所以b>2,
所以a-1=-1=>0,
所以>0,
所以=(b-2)+≥2=2,
当且仅当b-2=,即b=3时,等号成立,所以的最小值为2.故选A.
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AD
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典例5 如图(俯视图),学校决定投资12 000元在操场建一长方体形体育器材仓库,利用围墙靠墙建,由于要求器材仓库高度恒定,不靠墙的长和宽所在的面的建造材料造价每米100元(不计高度,按长度计算),顶部材料每平方米造价300元.在预算允许的范围内,仓库占地面积最大能达到多少平方米?
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归纳总结利用基本不等式求函数的最值,关键在于将函数式转化为基本不等式的模型,特别要注意“正”“定”“等”三个条件同时成立:“正”是指各项必须为正值;“定”是指利用基本不等式放缩后最后出现的是不含未知数的定常数;“等”是指不等式在放缩过程中,每一步的等号都能取到.
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考向3 条件型不等式问题
B
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ABC
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归纳总结二元条件型基本不等式问题的解法取决于条件的使用方式,常见方法:一是消元代入,转化成一元函数问题;二是条件式直接变形,如典例7选项A的判断;三是条件“逆代”,如典例6利用+y=1构造(2x+)(+y),典例7选项B的判断,四是如典例7选项D的判断,作变形,(a+1)(2b+1)=(2a+2)(2b+1),创设使用基本不等式的条件.
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考向4 利用基本不等式比较大小
典例8设b>a>0,且a+b=1,则下列四个数中最大的是( )
A. B.a2+b2 C.2ab D.a
B
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归纳总结多数比较问题是常见的题型,应用基本不等式作比较的多是二元函数式,基本工具是基本不等式链,设a>0,b>0,则有,其中等号成立的条件是a=b.
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考向5 基本不等式使用技巧:“凑”与“配”
D
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D
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归纳总结典例9(1)(2)尽管可以利用条件代入消元,转化为一元函数求最值,但过程较繁.这里采用巧妙的“凑”“配”技巧,典例9(1)抓住条件式中x(x+2y)=1,把要求的式子凑成2x+y=(4x+2y),再依据条件式分拆,典例9(2)对条件式进行因式分解,依据所得结果对目标函数进行“凑”“配”,达到了简化解题的效果.
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1.基本不等式:
(1)成立的条件:a>0,b>0;
(2)等号成立的条件:当且仅当a=b时,等号成立.
简记:一正二定三相等.
2.常用的基本不等式形式
(1)当a>0,b>0时,;
(2)当a,b∈R时,a2+b2≥2ab;
(3)当x>0,a>0时,x+≥2.
3.利用基本不等式求最值问题
积定和最小,和定积最大.
典例1已知实数x>0,y>0,则的最小值是__________.
2-1
解析 -1≥2-1,当且仅当时,等号成立.
典例4(多选)下列说法正确的是( )
A.函数f(x)=x+(x>2)在x=3处取到最小值
B.函数f(x)=的最小值是2
C.函数f(x)=2-x-(x<0)的最小值为2-2
D.对任意x>0,使得≤a恒成立的a的最小值为
解析 对于A,f(x)=x+=x-2++2≥2+2=4,当且仅当x-2=,即x=3时,等号成立,故A正确;对于B,f(x)=,又因为≥2,根据对勾函数的性质可得f(x)=≥2+,所以函数f(x)=的最小值是,故B错误;对于C,
由x<0,f(x)=2-x-=2+(-x)+(-)≥2+2=2+2,当且仅当-x=-,即x=-时,等号成立,函数f(x)=2-x-(x<0)的最小值为2+2,故C错误;对于D,因为,当且仅当x=,即x=2时,等号成立,所以a≥,即使得≤a恒成立的a的最小值为,故D正确.故选AD.
解 设仓库不靠墙的长为x米,宽为y米,x>0,y>0,
则100(x+y)+ 300xy≤12 000,整理得(x+y)+3xy≤120.
∵x>0,y>0,
∴由基本不等式可得x+y≥2,
∴3xy+2≤120,∴(-6)(3+20)≤0,
解得0<≤6,故0<xy≤36,当且仅当x=y时,等号成立,
∴仓库占地面积最大能达到36平方米.
典例6已知实数x,y>0,且+y=1,则2x+的最小值是( )
A.6 B.3+2 C.2+3 D.1+
解析 (方法1)2x+=(2x+)(+y)=3+2xy+≥3+2,当且仅当2xy=,即x=1+,y=-1时,等号成立,故选B.
(方法2)由+y=1,得,且x>1,∴2x+=2x+=2(x-1)++3≥3+2,当且仅当x=1+,y=-1时,等号成立,故选B.
典例7(多选)已知a>0,b>0,且a+b=1,则( )
A.ab的最大值为
B.的最小值为3+2
C.a2+b2的最小值为
D.(a+1)(2b+1)的最大值为3
解析 因为a>0,b>0,且a+b=1,
选项A,ab≤()2=,当且仅当a=b=时,等号成立,故A正确;选项B,=()(a+b)=3+≥3+2=3+2,当且仅当,即a=-1,b=2-时,等号成立,故B正确;选项C,a2+b2≥,当且仅当a=b时,等号成立,故C正确;选项D,(a+1)(2b+1)=(2a+2)(2b+1)≤]2=,当且仅当2a+2=2b+1,即a=,b=时,等号成立,故D错误.故选ABC.
解析 因为b>a>0,且a+b=1,由不等式链可知,a<,得<a2+b2.
又因为2ab<a2+b2,所以最大的是a2+b2.故选B.
典例9(1)已知x>0,y>0,满足x2+2xy-1=0,则2x+y的最小值是( )
A. B.
C. D.
解析 (方法1)由x2+2xy-1=0,得x(x+2y)=1,
∴2x+y=(4x+2y)=(3x+x+2y)≥,当且仅当即x=y=时,等号成立.故选D.
(方法2)∵正实数x,y满足x2+2xy-1=0,∴y=,∴2x+y=2x+x+(3x+)≥×2,当且仅当x=时,等号成立,∴2x+y的最小值为,故选D.
(2)已知实数a>2,b>1,且满足ab-a-2b-2=0,则(a+1)(b+2)的最小值为( )
A.24 B.3+13 C.9+13 D.25
解析由ab-a-2b-2=0,得(a-2)(b-1)=4,∴(a+1)(b+2)=(a-2+3)(b-1+3)=(a-2)(b-1)+3(a-2)+3(b-1)+9=4+3(a-2)+3(b-1)+9≥13+6=13+12=25,当且仅当a=4,b=3时,等号成立,故选D.
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