内容正文:
提升课1 基本不等式的综合应用
第一章 集合、常用逻辑用语与不等式
考点一 基本不等式的实际应用
[例1] (1)某农机合作社于今年初用98万元购进一台大型联合收割机,并立即投入生产.预计该机第一年(今年)的维修保养费是12万元,从第二年起,该机每年的维修保养费均比上一年增加4万元.若当该机的年平均耗费最小时将这台收割机报废,则这台收割机的使用年限是( )
A.6年 B.7年
C.8年 D.9年
B
[解析] 设第n年的维修保养费为an万元,数列{an}的前n项和为Sn,该机的年平均耗费为p,
据题意,数列{an}是首项为12,公差为4的等差数列.
则p==[12n+×4+98]=2n++10≥2+10=38.
当且仅当2n=,即n=7时,p取最小值38.
所以这台收割机的使用年限是7年.
(2)某农业园租用甲公司的A种收割机和乙公司的B种收割机收割某种农作物.已知用9台A种收割机和4台B种收割机合作恰好用1天时间收割完一块M亩的这种作物.现在用1台A种收割机收割一块M亩的这种作物,用1台B种收割机收割另外一块M亩的这种作物,如果两块地收割完毕后它们所用的天数之和最少,则用1台A种收割机收割完M亩这种作物所需的天数为 ,用1台B种收割机收割完M亩这种作物所需的天数为 .
15
10
[解析] 设用1台A种收割机收割完M亩这种作物所需的天数为x,用1台B种收割机收割完M亩这种作物所需的天数为y,
依题意,+=1,则两块地收割完后它们所用的天数之和为
x+y=(x+y)(+)=++13≥2+13=25,
当且仅当=,即x=15,y=10时等号成立.
方法总结
利用基本不等式求解实际问题的两个注意点
1.利用基本不等式解决实际问题时,应明确其中的数量关系,并引入变量,依题意列出相应的函数关系式,然后用基本不等式求解.
2.在用基本不等式求所列函数的最值时,若等号取不到,可利用函数单调性求解.
跟踪训练
1.在工程中估算平整一块矩形场地的工程量W(单位:平方米)的计算公式是W=(长+4)×(宽+4).在不测量长和宽的情况下,若只知道这块矩形场地的面积是10 000平方米,平整每平方米收费1元,请估算平整这块场地所需的最少费用(单位:元)是( )
A.10 000 B.10 480
C.10 816 D.10 818
C
解析:设矩形场地的长为x米,则宽为米,
故W=(x+4)(+4)=4x++10 016≥2+10 016=10 816,当且仅当4x=,即x=100时,等号成立,所以平整这块场地所需的最少费用为1×10 816=10 816(元).
考点二 与基本不等式有关的恒(能)成立问题
[例2] 已知不等式(x+y)(+)≥9对任意正实数x,y恒成立,则正实数a的最小值为( )
A.2 B.4 C.6 D.8
[解析] 因为不等式(x+y)(+)≥9对任意正实数x,y恒成立,所以(x+y)(+)的最小值大于或等于9.因为(x+y)(+)=1+a++≥a+2+1,当且仅当y=x时等号成立,所以a+2+1≥9,所以≥2或≤-4(舍去),所以a≥4,即正实数a的最小值为4.
B
跟踪训练
2.若两个正实数x,y满足+=1,且不等式x+<m2-3m有解,则实数m的取值范围是( )
A.(-1,4)
B.(-4,1)
C.(-∞,-1)∪(4,+∞)
D.(-∞,0)∪(3,+∞)
C
解析:因为两个正实数x,y满足+=1,所以x+=(x+)(+)=2++≥2+2=4,
当且仅当=,即x=2,y=8时取等号.
因为不等式x+<m2-3m有解,所以m2-3m大于x+的最小值,即m2-3m>4,解得m<-1或m>4,
即实数m的取值范围是(-∞,-1)∪(4,+∞).
考点三 基本不等式与其他知识交汇问题
[例3] (1)已知点P(x,y)在以原点O为圆心,半径为r=的圆上,则+的最小值为( )
A. B.
C. D.1
D
[解析] 由题意可得,点P的坐标满足x2+y2=7,所以(x2+1)+(y2+1)=9,
则+=[(x2+1)+(y2+1)]·(+)=[5++]≥×(5+2)=1,
当且仅当=,即x=±,y=±时取等号.
(2)记正项等差数列{an}的前n项和为Sn,S20=100,则a10·a11的最大值为( )
A.9 B.16
C.25 D.50
[解析] ∵S20=×20=100,∴a1+a20=10,∴a10+a11=a1+a20=10.
又∵a10>0,a11>0,∴a10·a11≤()2==25,当且仅当a10=a11=5时,取“=”,∴a10·a11的最大值为25.
C
方法总结
基本不等式常作为工具,与函数、导数、数列、向量、复数、简易逻辑问题、立体几何、解析几何、实际问题、新定义问题等考点交汇,常常需要借助不等式来解决其中的最值问题.
跟踪训练
3.在△ABC中,点D在线段BC上,且满足||=||,E为线段AD上任意一点.若实数x,y满足=x+y,则+的最小值为( )
A.2 B.4
C.4+2 D.9+4
D
解析:因为||=||,
所以=x+y=x+4y,
由A,E,D三点共线可得x+4y=1,且x>0,y>0,
所以+=(+)(x+4y)=9++≥9+2=9+4,
当且仅当=,
即时取等号.
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