培优课 活用基本不等式求最值(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中数学必修第一册(人教A版)
2026-09-14
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教辅
摘要:
本讲义聚焦高中数学基本不等式求最值核心知识点,系统梳理常数代换法(构造和积定值)、换元法(分式分离转化模型)、消元法(减少变量)及参数问题(应用拓展)的解题方法,构建从基础到应用的完整学习支架。
资料以例题解析结合规律方法总结为特色,训练题与练习题分层设计,通过逻辑推理引导学生构建解题思路,数学运算强化技能,课中辅助教师系统教学,课后帮助学生巩固方法、查漏补缺。
内容正文:
培优课 活用基本不等式求最值
1.会根据题目特征选用常数代换法、换元法、消元法求最值(逻辑推理、数学运算).
2.会利用基本不等式求参数的值(范围)(逻辑推理、数学运算).
一、常数代换法求最值
(1)已知x>0,y>0,且4x+y=1,则+的最小值为( A )
A.5 B.4
C.4 D.2
(2)已知正实数a,b满足a+4b=ab,则a+b的最小值为( B )
A.4 B.9
C.10 D.20
解析:(1)因为x>0,y>0,且4x+y=1,所以+=+=++1≥2+1=5.当且仅当即时等号成立,故+的最小值为5.故选A.
(2)因为a,b为正实数,方程a+4b=ab两边同时乘以得+=1,所以a+b=(a+b)=+4+1+≥2+5=9,当且仅当即时等号成立,故a+b的最小值为9.故选B.
规律方法
常数代换法的应用技巧
常数代换法解题的关键是通过代数式的变形,构造和式或积式为定值的式子,然后利用基本不等式求解最值.应用此种方法求解最值时,应把“常数”的表达式与所求最值的表达式相乘求积或相除求商.
训练1 (1)已知a>0,b>0,若a+b=2,则+的最小值为 18 ;
(2)已知x>0,y>0,且x+3y-5xy=0,则3x+4y的最小值为 5 .
解析:(1)因为a>0,b>0,且a+b=2,则+=(a+b)=10++≥10+2=18,当且仅当b=2a即a=,b=时,等号成立,因此+的最小值为18.
(2)由x+3y-5xy=0,得+=5,所以3x+4y=(+)(3x+4y)=(13++)≥(13+2)=5,当且仅当x=1,y=时,取等号.
二、换元(分式分离)法求最值
〔一题多解〕函数y=(x>-1)的最小值是( )
A.10 B.12
C.13 D.14
解析:A 法一 y===(x+1)++4≥2+4=10,当且仅当x+1=,即x=2时,等号成立.
法二 令x+1=t>0,所以x=t-1,所以y====t++4≥2+4=10,当且仅当t=,t=3,即x=2时,等号成立.故选A.
规律方法
换元(分式分离)法求最值的思路
观察已知与所求的结构特点,通过配凑系数,合理的变换新元(分离),将问题转化为熟悉的模型,从而使问题得以解决.
训练2 已知x>1,则的最大值为( )
A. B.
C. D.
解析:A 因为x>1,所以x-1>0,==≤=,当且仅当x-1=,即x=3时取等号.故选A.
三、消元法求最值
已知x>0,y>0,x+2y+2xy=8,求x+2y的最小值.
【破题思维】
题目信息
信息转化
x+2y+2xy=8,求x+2y的最小值
联想到先减少变量,利用消元法求解x
解:由x+2y+2xy=8,可知y=,
因为x>0,y>0,所以0<x<8.
所以x+2y=x+=x+=x+-1=x+1+-2≥2-2=4,
当且仅当x+1=,即x=2时等号成立.
所以x+2y的最小值为4.
规律方法
消元法求最值的思路
对含有多个变量的最值问题,若无法直接利用基本不等式求解,可尝试减少变量的个数,即用其中一个变量表示另一个变量,再代入代数式中转化为只含有一个变量的最值问题.
训练3 已知a>0,且a2-b+4=0,则( )
A.有最大值 B.有最大值
C.有最小值 D.有最小值
解析:D 因为a2-b+4=0,所以b=a2+4,所以=3-=3-=3-≥3-=,当且仅当a=2,b=8时取等号,所以有最小值,故选D.
四、利用基本不等式求参数的值(范围)
已知a>0,b>0,若不等式+≥恒成立,则m的最大值为( )
A.10 B.9
C.8 D.7
【破题思维】
题目信息
信息转化
不等式+≥恒成立,求m的最大值
转化为求函数的最值问题,可以采用分离参数法
解析:B 因为a>0,b>0,所以2a+b>0,所以要使+≥恒成立,只需m≤(2a+b)·恒成立,又(2a+b)=4+++1≥5+4=9,当且仅当a=b时,等号成立,所以m≤9,故实数m的最大值为9.
规律方法
求参数的值(范围)的方法
(1)分离参数,转化为求代数式的最值问题;
(2)观察题目特点,利用基本不等式确定成立条件,从而求得参数的值(范围);
(3)注意等号的取舍,防止失误.
训练4 若两个正实数x,y满足+=1,并且x+2y>4+2m恒成立,求实数m的取值范围.
解:∵x>0,y>0,且+=1,∴x+2y=(x+2y)=2+++2≥4+2=8,当且仅当=,即4y2=x2时等号成立.由x+2y>4+2m恒成立,可知4+2m<8,解得m<2.
(时间:45分钟 满分:81分)[备注:单选、填空题5分,多选题6分]
1.设m>0,n>0,且m+2n=1,则+的最小值为( )
A.4 B.3+
C.3+2 D.6
解析:C 由+=( +)(m+2n)=3++≥3+2=3+2,当且仅当m=n=-1时等号成立.故+的最小值为3+2.
2.已知a>0,b>0,ab=1,且m=b+,n=a+,则m+n的最小值是( )
A.3 B.4
C.5 D.6
解析:B ∵a>0,b>0,ab=1,∴m+n=b++a+=2a+2b≥2=4,当且仅当a=b=1时,等号成立,故m+n的最小值为4.
3.若正数x,y满足x2+xy-2=0,则3x+y的最小值是( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:D 因为x2+xy-2=0,所以y==-x,所以3x+y=3x+-x=2x+≥4,当且仅当x=1时,等号成立,所以3x+y的最小值是4.
4.已知a>0,b>0,若+≥恒成立,则实数λ的取值范围为( )
A.λ≥5 B.λ≥9
C.λ≤5 D.λ≤9
解析:D 因为a>0,b>0,由已知可得λ≤(a+b)·( +),因为( +)(a+b)=++5≥2+5=9,当且仅当b=2a时等号成立,故实数λ的取值范围为λ≤9.故选D.
5.若x>1,则y=的最小值为( )
A.8 B.2
C.6 D.12
解析:A 令t=x-1>0,∴x=t+1,∴y===t++2≥2+2=8,当且仅当t=,即t=3,x=4时,等号成立,∴ymin=8.故选A.
6.若a,b是正实数,且a+b=1,则+的最小值为( )
A. B.3
C.+2 D.2+3
解析:D 因为a,b是正实数,且a+b=1,所以+=+=++=+=(+)·(a+b)=2+++1≥2+3=2+3,当且仅当时等号成立.
7.〔多选〕已知a>0,b>0,且2a+b=1,则下列结论正确的是( )
A.ab的最小值为
B.+的最小值为8
C.+的最大值为
D.(a+1)(b+1)的最大值为2
解析:BC ∵a>0,b>0,且2a+b=1,∴由基本不等式可得,1=2a+b≥2,解得ab≤,当且仅当2a=b=,即a=,b=时等号成立,故A错误;+=( +)(2a+b)=4++≥4+2=8,当且仅当=,即a=,b=时取等号,故B正确;∵a>0,b>0,且2a+b=1,∴1=2a+b≥2,+>0,∴(+)2=2a+b+2≤2a+b+2a+b=2,∴+≤,当且仅当2a=b=,即a=,b=时等号成立,∴+的最大值为,故C正确;(a+1)(b+1)=(a+2a+b)(b+2a+b)=2(3a+b)(a+b)=2(3a2+4ab+b2)=2[(2a+b)2-a2]=2(1-a2)<2,故D错误.故选B、C.
8.已知x>0,则的最大值为 .
解析:因为=,x+≥4,当且仅当x=2时取等号,所以的最大值为.
9.若实数a,b满足ab>0,则a2+4b2+的最小值为 4 .
解析:由实数a,b满足ab>0,得a2+4b2+≥4ab+≥4,当且仅当a=2b且ab=时等号成立.
10.已知x,y为正实数,且x+2y=4,则+的最小值为 2 .
解析:设x+2=a,2y+2=b,则a+b=8,原式转化为+=a+b++-8=+=(a+b)(+)=1+(+)≥2,当且仅当a=b=4时取等号,此时x=2,y=1.故所求最小值为2.
11.(15分)已知x>0,y>0,且2x+8y-xy=0,求:
(1)xy的最小值;
(2)x+y的最小值.
解:(1)由2x+8y-xy=0,
得+=1,又x>0,y>0,
则1=+≥2=,得xy≥64,
当且仅当x=16,y=4时,等号成立.
所以xy的最小值为64.
(2)由2x+8y-xy=0,
得+=1,
则x+y=( +)·(x+y)=10++≥10+2=18,
当且仅当x=12,y=6时等号成立,所以x+y的最小值为18.
12.(15分)已知x>0,y>0,4x2+y2+xy=1,求:
(1)4x2+y2的最小值;
(2)2x+y的最大值.
解:(1)∵x>0,y>0,
∴4x2+y2≥2=4xy=4[1-(4x2+y2)],
∴4x2+y2≥,当且仅当x=,y=时等号成立,
∴4x2+y2的最小值是.
(2)由x>0,y>0,且4x2+y2+xy=1,得(2x+y)2-1=3xy=·2x·y≤×,
∴(2x+y)2≤,
∴2x+y≤,
当且仅当x=,y=时等号成立,
∴2x+y的最大值是.
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