人教版高中数学,基本不等式(一)

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人教版高中数学同步练习

§3.4 基本不等式:ab ≤

a +

b 2(一) 课时目标

1.理解基本不等式的内容及其证明;

2.能利用基本不等式证明简单不等式.

1.如果a ,b ∈R ,那么a 2+b 2≥2ab (当且仅当a =b 时取“=”号).

2.若a ,b 都为正数,那么当且仅当a =b 时,等号成立),称上述不等式为基本不等式,其中a +b 2

称为a ,b 的算术平均数,ab 称为a ,b 的几何平均数. 3.基本不等式的常用推论

(1)ab ≤????a +b 22≤a 2+b 22 (a ,b ∈R ); (2)当x >0时,x +1x ≥2;当x <0时,x +1x

≤-2. (3)当ab >0时,b a +a b ≥2;当ab <0时,b a +a b

≤-2. (4)a 2+b 2+c 2≥ab +bc +ca ,(a ,b ,c ∈R ).

一、选择题 1.已知a >0,b >0,则a +b 2,ab , a 2+b 22,2ab a +b

中最小的是( )

A.a +b 2

B.ab

C. a 2+b 22

D.2ab a +b

答案 D

解析 方法一 特殊值法.

令a =4,b =2,则a +b 2=3,ab =8, a 2+b 22=10,2ab a +b =83.∴2ab a +b 最小. 方法二 2ab a +b =21a +1b ,由21a +1b ≤ab ≤a +b 2≤ a 2+b 22,可知2ab a +b 最小. 2.已知m =a +1a -2

(a >2),n =????12x 2-2 (x <0),则m 、n 之间的大小关系是( ) A .m >n B .m

答案 A

解析 ∵m =(a -2)+1a -2+2≥2(a -2)1a -2

+2=4, n =22-x 2<22=4.∴m >n .

3.设a ,b ∈R ,且a ≠b ,a +b =2,则必有( )

A .1≤ab ≤a 2+b 22

B .ab <1

2

C .ab

2

答案 B

解析 ∵ab ≤??

??a +b 22,a ≠b ,∴ab <1,

又∵a 2+b 22>a +b 2

>0, ∴a 2+b 22>1,∴ab <1

2

. 4.已知正数0

A .a 2+b 2

B .2ab

C .2ab

D .a +b

答案 D

解析 因为a 、b ∈(0,1),a ≠b ,所以a +b >2ab ,a 2+b 2>2ab ,所以,最大的只能是a 2+b 2与a +b 之一.而a 2+b 2-(a +b )=a (a -1)+b (b -1),又0

5.设0

A.12

B .b

C .2ab

D .a 2+b 2 答案 B

解析 ∵ab

?a +b 22,∴ab <14,∴2ab <12. ∵a 2+b 22>a +b 2>0,∴ a 2+b 22>12

, ∴a 2+b 2>12

. ∵b -(a 2+b 2)=(b -b 2)-a 2=b (1-b )-a 2

=ab -a 2=a (b -a )>0,∴b >a 2+b 2,∴b 最大.

6.若不等式x 2+ax +1≥0对一切x ∈(]0,1恒成立,则a 的最小值为( )

A .0

B .-2

C .-52

D .-3 答案 B

解析 x 2+ax +1≥0在x ∈(]0,1上恒成立

?ax ≥-x 2-1?a ≥???

?-????x +1x max . ∵x +1x

≥2,∴-????x +1x ≤-2,∴a ≥-2. 二、填空题

7.若a <1,则a +1a -1

有最______值,为________. 答案 大 -1

解析 ∵a <1,∴a -1<0,

∴-????a -1+1a -1=(1-a )+11-a

≥2(a =0时取等号), ∴a -1+1a -1≤-2,∴a +1a -1

≤-1. 8.若lg x +lg y =1,则2x +5y

的最小值为________. 答案 2

解析 ∵lg x +lg y =1,∴xy =10,x >0,y >0,

∴2x +5y =2x +x 2≥2(x =2时取等号).

9.已知x ,y ∈R +,且满足x 3+y 4=1,则xy 的最大值为________.

答案 3

解析 ∵x >0,y >0且1=x 3+y 4≥2xy

12,

∴xy ≤3.当且仅当x 3=y

4时取等号.

10.若对任意x >0,x

x 2+3x +1≤a 恒成立,则a 的取值范围为________.

答案 ????1

5,+∞

解析 ∵x >0,∴x

x 2+3x +1>0,易知a >0.

∴x 2+3x +1

x ≥1

a , ∴1

a ≤x +1

x +3.

∵x >0,x +1x +3≥2x ·1

x +3=5(x =1时取等号),

∴1a ≤5.∴a ≥1

5.

三、解答题

11.设a 、b 、c 都是正数,求证:bc a +ca b +ab

c ≥a +b +c .

证明 ∵a 、b 、c 都是正数,∴bc a 、ca b 、ab

c 也都是正数.

∴bc a +ca

b ≥2

c ,ca b +ab c ≥2a ,bc a +ab

c ≥2b ,

三式相加得2????bc a +ca b +ab

c ≥2(a +b +c ),

即bc a +ca b +ab

c ≥a +b +c .

12.a >b >c ,n ∈N 且1a -b +1b -c ≥n

a -c ,求n 的最大值.

解 ∵a >b >c ,∴a -b >0,b -c >0,a -c >0. ∵1

a -

b +1

b -

c ≥n

a -c ,

∴n ≤a -c a -b +a -c

b -

c .

∵a -c =(a -b )+(b -c ),

∴n ≤(a -b )+(b -c )a -b +(a -b )+(b -c )

b -

c ,

∴n ≤b -c a -b +a -b

b -

c +2.

∵b -c a -b +a -b b -c ≥2 (b

-c

a -

b )·(a -b

b -

c )

=2(2b =a +c 时取等号).

∴n ≤4.∴n 的最大值是4. 能力提升

13.已知不等式(x +y )????1x +a

y ≥9对任意正实数x ,y 恒成立,则正实数a 的最小值为(

) A .8 B .6 C .4 D .2

答案 C

解析 只需求(x +y )????1x +a y 的最小值大于等于9即可,

又(x +y )????1x +a y =1+a ·x y +y x +a ≥a +1+2 a ·x y ·y x =a +2 a +1,等号成立仅当a ·x y =y x

即可,所以(a )2+2 a +1≥9,

即(a )2+2 a -8≥0求得a ≥2或a ≤-4(舍去),所以a ≥4,即a 的最小值为4.

14.已知a ,b ,c 为不等正实数,且abc =1. 求证:a +b +c <1a +1b +1c

. 证明 ∵1a +1b ≥2 1ab

=2c , 1b +1c ≥2 1bc

=2a , 1c +1a ≥2 1ac

=2b , ∴2????1a +1b +1c ≥2(a +b +c ),

即1a +1b +1c ≥a +b +c . ∵a ,b ,c 为不等正实数,

∴a +b +c <1a +1b +1c

.

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