内容正文:
第一章 集合、常用逻辑用语与不等式
第五节 基本不等式及其应用
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教材梳理
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诊断自测
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典例精讲
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高考再现
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课时作业
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a=b
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2ab
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小
x=y
大
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高考再现
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课时作业(五)
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第一章 集合、常用逻辑用语与不等式
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知识点1 基本不等式:≤
(1)基本不等式成立的条件:a>0,b>0.
(2)等号成立的条件:当且仅当________时取等号.
(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.
知识点2 两个重要的不等式
(1)a2+b2≥________(a,b∈R),当且仅当a=b时取等号.
(2)ab≤(a,b∈R),当且仅当a=b时取等号.
知识点3 利用基本不等式求最值
已知x≥0,y≥0,则
(1)如果积xy是定值p,那么当且仅当x=y时,x+y有最______值是2(简记:积定和最小).
(2)如果和x+y是定值s,那么当且仅当________时,xy有最______值是(简记:和定积最大).
思考辨析
1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”)
(1)两个不等式a2+b2≥2ab与≥成立的条件是相同的.( )
(2)函数y=x+的最小值是2.( )
(3)函数f(x)=sin x+的最小值为4.( )
(4)x>0且y>0是+≥2的充要条件.( )
[解析] (1)不等式a2+b2≥2ab成立的条件是a,b∈R;不等式≥成立的条件是a>0,b>0.
(2)函数y=x+的值域是(-∞,-2]∪[2,+∞),没有最小值.
(3)函数f(x)=sin x+没有最小值.
(4)x>0且y>0是+≥2的充分不必要条件.
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)×
教材衍化
2.(2026·陕西榆林高二校联考·期中)已知a>0,b>0,a+4b=2,则ab的最大值为( )
A. B.
C.1 D.2
[解析] 因为a>0,b>0,a+4b=2,由基本不等式可得2=a+4b≥2 =4 ,可得ab≤,当且仅当a=4b,即a=1,b=时,等号成立,所以ab的最大值为.故选A.
[答案] A
3.(多选题)若x≥y,则下列不等式中正确的是( )
A.3x≥3y B.≥
C.x2≥y2 D.x2+y2≥2xy
[解析] 由指数函数的单调性可知,当x≥y时,有3x≥3y,故A正确;当0>x≥y时,≥不成立,故B错误;当0≥x≥y时,x2≥y2不成立,故C错误;x2+y2-2xy=(x-y)2≥0成立,即x2+y2≥2xy成立,故D正确.
[答案] AD
考题体验
4.(25-26高二下·安徽合肥·期末)已知实数a>0,b>0,且+=2,则a+b的最小值为( )
A.8 B.16
C.5 D.10
[解析] ∵a>0,b>0,且+=2,
∴a+b=(a+b)=≥=8,当且仅当=,即a=2,b=6时等号成立,故选A.
[答案] A
5.(25-26高二下·云南·期中)若一个长方形的周长为6,则该长方形面积的最大值为________.
[解析] 设长方形的长、宽分别为a,b(0<a,b<3),则2a+2b=6⇒a+b=3,根据均值不等式有:矩形面积S=ab≤=,当且仅当a=b=时取等号.
[答案]
[例1] (1)(25-26高一下·湖南长沙·期末)已知x>0,y>0,xy+2x+y=6,则2x+y的最小值是( )
A.2 B.3
C.4 D.5
(2)(2026·上海杨浦·三模)已知a2+b2=1,则a·b的范围是________.
[思路点拨] (1)将xy+2x+y=6拼凑成(x+1)(y+2)=8,再结合基本不等式即可求解.
(2)利用重要不等式即可求解.
[自主解答] (1)原式xy+2x+y=6变形可得(x+1)(y+2)=8,
由x>0,y>0,得x+1>1,y+2>2,
所以2x+y=2(x+1)+(y+2)-4≥
2-4=2-4=4,
当且仅当即时取等号;
所以(2x+y)min=4.故选C.
(2)由a2+b2=1,可得1=a2+b2=|a|2+|b|2≥2|a|·|b|,所以|a|·|b|≤,当且仅当|a|=|b|=时,等号成立,所以-≤a·b≤,所以a·b的范围是.
[答案] (1)C (2)
[解题心得] 配凑法求最值的实质及关键点
配凑法就是将相关代数式进行适当的变形,通过添项、拆项等方法凑成和为定值或积为定值的形式,然后利用基本不等式求解最值的方法.配凑法的实质是代数式的灵活变形,配系数、凑常数是关键.
[例2] (2026·江淮十校·第三次联考)已知a>0,b>0,a+b=1,则+的最小值为________.
[思路点拨] a+b=1;a+b=m时要进行适当的转化为右端为1.
[自主解答] 因为a+b=1,所以+=(a+b)=2+≥2+2 =2+2=4.
当且仅当a=b=时,取等号.
[答案] 4
[解题心得] 常数代换法求解最值的基本步骤
(1)根据已知条件或其变形确定定值(常数);
(2)把确定的定值(常数)变形为1;
(3)把“1”的表达式与所求最值的表达式相乘或相除,进而构造和或积为定值的形式;
(4)利用基本不等式求解最值.
[例3] (25-26高二下·重庆·期末)若正实数x,y满足xy+x-3y=-1,则x-y的最大值为( )
A.3 B.2
C.1 D.0
[思路点拨] 整理等式,根据基本不等式,可得答案.
[自主解答] 由xy+x-3y=-1有x=,则x-y=-y=4-≤0,当且仅当x=y=1时,等号成立.故选D.
[答案] D
[解题心得] 通过消元法利用基本不等式求最值的策略
当所求最值的代数式中的变量比较多时,通常考虑利用已知条件消去部分变量后,凑出“和为常数”或“积为常数”,最后利用基本不等式求最值.
1.(多选题)(新高考Ⅱ卷)若x,y满足x2+y2-xy=1,则( )
A.x+y≤1 B.x+y≥-2
C.x2+y2≤2 D.x2+y2≥1
[解析] 由已知得(x+y)2-3xy=1,所以1=(x+y)2-3xy≥(x+y)2-,即1≥,所以-2≤x+y≤2,所以A不正确,B正确;由x2+y2-xy=1,得x2+y2-1=xy≤,当且仅当x=y时取等号,所以x2+y2≤2,所以C正确,D不正确.综上可知,选BC.
[答案] BC
2.(2026·天津卷)的最小值为( )
A.10 B.9
C.8 D.6
[解析] 因为=x2++5≥2+5=9,当且仅当x2=时,即x2=2,x=±时,等号成立,所以的最小值为9.
[答案] B
3.(2025·北京卷)已知a>0,b>0,则( )
A.a2+b2>2ab B.+≥
C.a+b> D.+≤
[解析] 当a=b时,a2+b2=2ab,故A错误;取a=,b=,此时+=2+4=6<=8=,+=2+4=6>=4=,故BD错误;由基本不等式可得a+b≥2>,故C正确.故选C.
[答案] C
4.(2026·上海卷)若a>0,b>0,且a+2b=4,则ab的最大值是______.
[解析] ∵a>0,b>0,a+2b=4
∴4=a+2b≥2
∴ab≤2,当且仅当a=2b时取等号,即a=2,b=1时取等号.
[答案] 2
5.(2026·盐城·模拟)已知正数m,n满足m+2n=8,则+的最小值为________,等号成立时m,n满足的等量关系是________.
[解析] 因为m+2n=8,所以+=×=×≥×=×(4+4)=1,当且仅当=,即m=4,n=2时等号成立.
[答案] 1 m=2n
6.(2025·上海卷)设a,b>0,a+=1,则b+的最小值为________.
[解析] 易知b+==ab++2≥2 +2=4,当且仅当ab=1,即a=,b=2时取得最小值.
[答案] 4
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