高中数学第三章不等式3.3基本不等式3.3.1习题精选北师大版必修5
2021学年高中数学第三章不等式3.3.1基本不等式课后习题含解析北师大版必修5.docx
§3基本不等式3.1基本不等式课后篇巩固探究A组1.已知x,y∈R,下列不等关系正确的是()A.x2+y2≥2|xy|B.x2+y2≤2|xy|C.x2+y2>2|xy|D.x2+y2<2|xy|解析:x2+y2=|x|2+|y|2≥2|x||y|=2|xy|.当且仅当|x|=|y|时等号成立.答案:A2.若x>0,y>0,且√2xy≥x+2y2,则必有()A.2x=yB.x=2yC.x=yD.x=4y解析:因为x>0,y>0,所以x+2y2≥√x·2y,即x+2y2≥√2xy.又√2xy≥x+2y2,所以必有√2xy=x+2y2,所以x=2y.答案:B3.如果正数a,b,c,d满足a+b=cd=4,那么()A.ab≤c+d,且等号成立时a,b,c,d的取值唯一B.ab≥c+d,且等号成立时a,b,c,d的取值唯一C.ab≤c+d,且等号成立时a,b,c,d的取值不唯一D.ab≥c+d,且等号成立时a,b,c,d的取值不唯一解析:因为a+b=cd=4,a+b≥2√ab,所以√ab≤2,所以ab≤4,当且仅当a=b=2时,等号成立.又cd≤(c+d)24,所以(c+d)24≥4,所以c+d≥4,当且仅当c=d=2时,等号成立.所以ab≤c+d,当且仅当a=b=c=d=2时,等号成立,故选A.答案:A4.已知0<a<b,且a+b=1,则下列不等式中,正确的是()A.log2a>0B.2a-b<12C.2ab+ba<12D.log2a+log2b<-2解析:因为0<a<b,且a+b=1,所以ab<(a+b2)2=14,所以log2a+log2b=log2(ab)<log214=-2.答案:D5.若a>0,b>0,则√a 2+b 22与a+b 2的大小关系是 . 解析:因为a 2+b 22=a 2+b 2+a 2+b 24≥a 2+b 2+2ab4=(a+b )24,所以√a 2+b 22≥a+b 2,当且仅当a=b>0时,等号成立. 答案:√a 2+b 22≥a+b 26.设a>0,b>0,给出下列不等式: (1)(a +1a )(b +1b )≥4; (2)(a+b )(1a +1b )≥4;(3)a 2+9>6a ; (4)a 2+1+1a 2+1>2.其中正确的是 .解析:因为a+1a≥2√a ·1a=2,b+1b≥2√b ·1b=2,所以(a +1a )(b +1b)≥4,当且仅当a=1,b=1时,等号成立,所以(1)正确;因为(a+b )(1a +1b )=1+1+ba +ab ≥2+2·√b a ·ab =4,当且仅当a=b>0时,等号成立,所以(2)正确; 因为a 2+9≥22·9=6a ,当且仅当a=3时,等号成立,所以当a=3时,a 2+9=6a ,所以(3)不正确; 因为a 2+1+1a 2+1≥2√(a 2+1)·1a 2+1=2,当且仅当a 2+1=1a 2+1,即a=0时,等号成立,又a>0,所以等号不成立,所以(4)正确. 答案:(1)(2)(4)7.若a ,b 为正实数,a ≠b ,x ,y ∈(0,+∞),则a 2x +b 2y≥(a+b )2x+y,当且仅当a x =by 时取等号,利用以上结论,函数f (x )=2x +91-2x (x ∈(0,12))取得最小值时,x 的值为 . 解析:由题意可知f (x )=42x +91-2x ≥(2+3)22x+(1-2x ),当且仅当22x =31-2x 时,等号成立,解得x=15. 答案:158.若实数x ,y 满足x 2+y 2+xy=1,求x+y 的最大值. 解由x 2+y 2+xy=1可得(x+y )2=xy+1,又xy ≤(x+y 2)2,所以(x+y )2≤(x+y 2)2+1,整理得34(x+y )2≤1,当且仅当x=y 时取等号.所以x+y∈[-2√33,2√33].所以x+y的最大值为2√33.9.导学号33194061已知a>0,b>0,a+b=1,求证:√a+12+√b+12≤2.证明因为√a+12=√1·(a+12)≤1+a+122=34+a2,当且仅当a=12时取等号,同理√b+12≤34+b2,当且仅当b=12时取等号.所以√a+12+√b+12≤34+a2+34+b2=32+12(a+b)=32+12=2,当且仅当a=b=12时取等号.所以√a+12+√b+12≤2.B组1.已知m>0,n>0,α=m+1m ,β=n+1n,m,n的等差中项为1,则α+β的最小值为()A.3B.4C.5D.6解析:由已知得,m+n=2,所以α+β=m+1m +n+1n=(m+n)+m+nmn=2+2mn.因为m>0,n>0,所以mn≤(m+n2)2=1.所以α+β≥2+21=4.当且仅当m=n=1时,等号成立.所以α+β的最小值为4.答案:B2.给出下列四个命题:①若a<b,则a2<b2;②若a≥b>-1,则a1+a ≥b1+b;③若正整数m和n满足m<n,则√m(n-m)≤n2;④若x>0,且x≠1,则ln x+1lnx≥2,其中真命题的序号是()A.①②B.②③C.①④D.②④解析:当a=-2,b=1时,a<b,但a2>b2,故①不成立;对于②,a1+a −b1+b=a(1+b)-b(1+a)(1+a)(1+b)=a-b(1+a)(1+b),因为a≥b>-1,所以a1+a−b1+b≥0,故②正确;对于③,√m(n-m)≤m+n-m2=n2(m<n,且m,n为正整数),当且仅当m=n-m,即m=n2时,等号成立,故③正确;对于④,当0<x<1时,ln x<0,故④不成立.故选B.答案:B3.在算式4×□+△=30的□、△中,分别填入一个正整数使算式成立,并使填入的正整数的倒数之和最小,则这两个正整数构成的数对(□,△)应为()。
新版高中数学北师大版必修5习题第三章不等式3.3.2.1
3.2 基本不等式与最大(小)值第1课时 利用基本不等式求最值课时过关·能力提升1.设a>0,b>0,若√3是3a 与3b 的等比中项,则1a +1b 的最小值为( ) A.8B.4C.1D.143a ·3b =3,所以a+b=1,所以1a +1b =(a+b )(1a +1b )=2+ba +ab ≥2+2√b a ·ab =4,当且仅当ba =ab ,即a=b=2时,等号成立. 2.若x>0,则y=33x 1x的最大值是( ) B.33√2C.32√3D.133x 1x =3(3x +1x )≤32√3x ·1x =32√3,当且仅当3x=1x ,即x=√33时,等号成立. 3.已知a>0,b>0,则1a +1b +2√ab 的最小值是( ) B.2√2C.4D.51b +2√ab ≥2√1ab +2√ab ≥2√2√1ab ·2√ab =4.当且仅当{1a =1b ,√1ab=√ab ,即a=b=1时,等号成立,故1a +1b +2√ab 的最小值为4.4.若x>1,则函数y=x 2+11-x2的最大值为( )B.0C.1D.2x>1时,x 2+1x 2-1=x 21+1x 2-1+1≥2√(x 2-1)·1x 2-1+1=3,当且仅当x=√2时,等号成立,所以x 2+1-x 2≤3. 5.若a>0,b>0,a+b=2,则y=1a+4b的最小值是( ) A.72B.4C.92D.5a+b=2,∴1=a+b2,4=2(a+b ).∴y=1a +4b =a+b 2a +2(a+b )b=12+b 2a +2a b +2=52+(b 2a +2a b)≥52+2√b 2a ·2a b=92,当且仅当a=13,b=23时,.6.若p>0,q>0,p ,q 的等差中项是12,x=p+1p ,y=q+1q ,则x+y 的最小值为( ) B.5C.4D.3p+q=1,p>0,q>0,∴x+y=p+q+1p +1q =1+1pq ≥1+1(p+q 2)2=5.当且仅当p=q=12时,等号成立.7.若2x +2y =1,则x+y 的取值范围是( ) A.[0,2] B.[2,0] ∞) D.(∞,2]2x +2y ≥2√2x ·2y =2√2x+y ,∴√2x+y ≤12,2x+y ≤14. ∴x+y ≤2.D .8.已知函数f (x )=4x+ax(x>0,a>0)在x=3时取得最小值,则a= .4x+a x ≥2√4a ,当且仅当4x=ax 时,等号成立,∴4x 2=a ,∴a=4×32=36.9.若a+b=2,b>0,则12|a |+|a |b 的最小值为 .|a |b=a+b 4|a |+|a |b=a 4|a |+b 4|a |+|a |b≥a 4|a |+1≥14+1=34,当且仅当b4|a |=|a |b,a<0,即a=2,b=4时,等号故12|a |+|a |b 的最小值是34.x ,y 满足x 2+y 2+xy=1,则x+y 的最大值是 .x 2+y 2+xy=1,(x+y )2=xy+1.又xy ≤(x+y 2)2,∴(x+y )2≤(x+y 2)2+1,即34(x+y )2≤1. ∴(x+y )2≤43,当且仅当|x|=|y|=√33时,等号成立. ∴2√33≤x+y ≤2√33,∴x+y 的最大值为2√33.★11.求下列函数的最值. (1)y=x (25x ),x ∈(0,25); ·√3-x 2,x ∈(0,√3).∵x ∈(0,25),∴x>0,25x>0,y=x (25x )=15·5x (25x )≤15·(5x+2-5x 2)2=15.当且仅当5x=25x ,即x=15时,等号成立. ∴y=x (25x )的最大值为15.(2)∵x ∈(0,√3), ∴x>0,3x 2>0.∴y=x ·√3-x 2≤x 2+3-x 22=32.当且仅当x=√3-x 2,即x=√62时,等号成立.∴y=x ·√3-x 2的最大值为32.★12.当x>12时,求函数y=x+82x -1的最小值,并求出当函数取得最小值时x 的值.y=x+82x -1=x+4x -12=x 12+4x -12+12.因为x>12,所以x 12>0.所以y ≥2√4+12=92.当且仅当x 12=4x -12,即x=52时,等号成立.所以函数的最小值为92,且函数取最小值时x=52.。
高中数学第三章不等式3.3基本不等式3.3.1基本不等式达标练习北师大版必修5
3.3.1 基本不等式[A 基础达标]1．不等式(x －2y )＋1x －2y≥2成立的条件为( ) A ．x ≥2y ，当且仅当x －2y ＝1时取等号B ．x >2y ，当且仅当x －2y ＝1时取等号C ．x ≤2y ，当且仅当x －2y ＝1时取等号D ．x <2y ，当且仅当x －2y ＝1时取等号解析：选B.因为不等式成立的前提条件是各项均为正，所以x －2y >0，即x >2y ，且等号成立时(x －2y )2＝1，即x －2y ＝1，故选B.2．已知m ＝a ＋1a －2(a ＞2)，n ＝22－b 2(b ≠0)，则m ，n 之间的大小关系是( ) A ．m ＞n B ．m ＜nC ．m ＝nD ．不确定 解析：选A.因为a ＞2，所以a －2＞0.又因为m ＝a ＋1a －2＝(a －2)＋1a －2＋2≥2（a －2）×1a －2＋2＝4(当且仅当a －2＝1a －2，即a ＝3时，“＝”成立)． 即m ∈[4，＋∞)，由b ≠0得b 2≠0，所以2－b 2＜2.所以22－b 2＜4，即n ＜4.所以n ∈(0，4)，综上易知m ＞n .3．下列不等式中正确的是( )A ．a ＋4a ≥4B ．a 2＋b 2≥4abC.ab ≥a ＋b 2 D ．x 2＋3x2≥2 3 解析：选D.若a ＜0，则a ＋4a≥4不成立，故A 错误．取a ＝1，b ＝1，则a 2＋b 2＜4ab ，故B 错误．取a ＝4，b ＝16，则ab ＜a ＋b2，故C 错误．由基本不等式可知选项D 正确．4．某厂产值第二年比第一年增长p %，第三年比第二年增长q %，又这两年的平均增长率为s %，则s 与p ＋q 2的大小关系是( )A ．s ＝p ＋q 2 B ．s ≤p ＋q 2 C ．s >p ＋q 2 D ．s ≥p ＋q 2 解析：选B.由已知得(1＋s %)2＝(1＋p %)(1＋q %)≤⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋p %＋1＋q %22＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋p %＋q %22， 于是1＋s %≤1＋p %＋q %2. 故s ≤p ＋q 2.5．设M ＝3x＋3y 2，N ＝(3)x ＋y ，P ＝3xy (x ，y ＞0，且x ≠y )，则M ，N ，P 大小关系为( ) A ．M ＜N ＜PB ．N ＜P ＜MC ．P ＜M ＜ND ．P ＜N ＜M 解析：选D.由基本不等式可知3x ＋3y 2≥3x 3y ＝(3)x ＋y ＝3x ＋y 2≥3xy ，因为x ≠y ， 所以等号不成立，故P ＜N ＜M .6．若a ＜1，则a ＋1a －1与－1的大小关系是________． 解析：因为a ＜1，即a －1＜0，所以－⎝ ⎛⎭⎪⎫a －1＋1a －1＝(1－a )＋11－a ≥2（1－a ）·11－a ＝2.即a ＋1a －1≤－1. 答案：a ＋1a －1≤－1 7．已知a ＞b ＞c ，则（a －b ）（b －c ）与a －c 2的大小关系是________． 解析：因为a ＞b ＞c ，所以a －b ＞0，b －c ＞0.（a －b ）（b －c ）≤a －b ＋b －c 2＝a －c2.当且仅当a －b ＝b －c ，即a ＋c ＝2b 时，等号成立．所以（a －b ）（b －c ）≤a －c2.答案：（a －b ）（b －c ）≤a －c 28．设正数a ，使a 2＋a －2>0成立，若t >0，则12log a t ____log a t ＋12(填“>”“≥”“≤”或“<”)．解析：因为a 2＋a －2>0，所以a <－2或a >1，又a >0，所以a >1，因为t >0，所以t ＋12≥t ， 所以log a t ＋12≥log a t ＝12log a t . 答案：≤9．已知f (x )＝a x (a >0且a ≠1)，当x 1≠x 2时，比较f ⎝⎛⎭⎪⎫x 1＋x 22与f （x 1）＋f （x 2）2的大小． 解：因为f (x )＝a x ， 所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1＋x 22＝a x 1＋x 22， 12[f (x 1)＋f (x 2)]＝12(ax 1＋ax 2)． 因为a >0且a ≠1，x 1≠x 2，所以ax 1>0，ax 2>0，且ax 1≠ax 2，所以12(ax 1＋ax 2)> ax 1·ax 2＝a x 1＋x 22， 即f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 1＋x 22<12[f (x 1)＋f (x 2)]． 10．已知a ，b ，c 是不全相等的三个正数，求证：b ＋c －a a ＋a ＋c －b b ＋a ＋b －c c ＞3. 证明：b ＋c －a a ＋a ＋c －b b ＋a ＋b －c c＝b a ＋c a ＋a b ＋c b ＋a c ＋b c－3 ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫b a ＋a b ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫c a ＋a c ＋ ⎝ ⎛⎭⎪⎫c b ＋b c －3. 因为a ，b ，c 都是正数，所以b a ＋a b ≥2b a ·a b ＝2，同理c a ＋a c ≥2，c b ＋b c≥2， 所以⎝ ⎛⎭⎪⎫b a ＋a b ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫c a ＋a c ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫c b ＋b c ≥6.因为a ，b ，c 不全相等，上述三式不能同时取等号， 所以⎝ ⎛⎭⎪⎫b a ＋a b ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫c a ＋a c ＋⎝ ⎛⎭⎪⎫c b ＋b c ＞6， 所以b ＋c －a a ＋a ＋c －b b ＋a ＋b －c c＞3. [B 能力提升]11．若2x ＋2y ＝1，则x ＋y 的取值范围是( )A ．[0，2]B ．[－2，0]C ．[－2，＋∞)D ．(－∞，－2] 解析：选D.因为2x ＋2y ≥22x ＋y ，2x ＋2y ＝1， 所以22x ＋y ≤1， 所以2x ＋y ≤14＝2－2， 所以x ＋y ≤－2，即(x ＋y )∈(－∞，－2]．12．设正数x ，y 满足log 2(x ＋y ＋3)＝log 2x ＋log 2y ，则x ＋y 的取值范围是________．解析：原式等价于x ＋y ＋3＝xy ≤⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋y 22(当且仅当x ＝y 时取等号)，所以x ＋y ＋3≤（x ＋y ）24， 即(x ＋y )2－4(x ＋y )－12≥0.解得x ＋y ≥6或x ＋y ≤－2(舍去)．所以x ＋y 的取值范围是[6，＋∞)．答案：[6，＋∞)13．设a ，b ，c 均为正数，且a ＋b ＋c ＝1.证明：(1)ab ＋bc ＋ac ≤13； (2)a 2b ＋b 2c ＋c 2a≥1. 证明：(1)由a 2＋b 2≥2ab ，b 2＋c 2≥2bc ，c 2＋a 2≥2ca ，得a 2＋b 2＋c 2≥ab ＋bc ＋ca .由题设得(a ＋b ＋c )2＝1，即a 2＋b 2＋c 2＋2ab ＋2bc ＋2ca ＝1.所以3(ab ＋bc ＋ca )≤1，即ab ＋bc ＋ca ≤13. (2)因为a 2b ＋b ≥2a ，b 2c ＋c ≥2b ，c 2a＋a ≥2c ， 故a 2b ＋b 2c ＋c 2a＋(a ＋b ＋c )≥2(a ＋b ＋c )， 即a 2b ＋b 2c ＋c 2a≥a ＋b ＋c . 所以a 2b ＋b 2c ＋c 2a≥1. 14．(选做题)是否存在常数c ，使得不等式x 2x ＋y ＋y x ＋2y ≤c ≤x x ＋2y ＋y2x ＋y 对任意正实数x ，y 恒成立？证明你的结论．解：当x ＝y 时，由已知不等式得c ＝23.下面分两部分给出证明： (1)先证x 2x ＋y ＋y x ＋2y ≤23，此不等式⇔ 3x (x ＋2y )＋3y (2x ＋y )≤2(2x ＋y )(x ＋2y )⇔2xy ≤x 2＋y 2，此式显然成立．(2)再证x x ＋2y ＋y 2x ＋y ≥23，此不等式⇔ 3x (2x ＋y )＋3y (x ＋2y )≥2(x ＋2y )(2x ＋y )⇔x 2＋y 2≥2xy ，此式显然成立．综上可知，存在常数c ＝23，对任意的实数x ，y 使题中的不等式成立．。
高中数学必修5(北师版)第三章不等式3.3 基本不等式(与最新教材完全匹配)知识点总结含同步练习题及答案
1 1 时，f (x) 取得最大值 ． 6 12
设 a, b, c ∈ R，求证：a2 + b 2 + c 2 ⩾ ab + bc + ca ． 证明：因为 a2 + b 2 ⩾ 2ab ，b 2 + c 2 ⩾ 2bc，c 2 + a2 ⩾ 2ca ，所以
某种汽车，购车费用是 10 万元，每年使用的保险费、汽油费约为 0.9 万元，年维修费第一年是 0.2 万元，以后逐年递增 0.2 万元．问这种汽车使用多少年时，它的年平均费用最少？ 解：设使用 x 年时，年平均费用 y 最少． 由于“年维修费第一年是 0.2 万元，以后逐年递增 0.2 万元”，可知汽车每年维修费构成以 0.2 万元为首项，0.2 万元为公差的等差数列． 因此汽车使用 x 年的总维修费用为
(a2 + b 2 ) + (b 2 + c 2 ) + (c 2 + a2 ) ⩾ 2ab + 2bc + 2ca,
2
+
2
+
2
⩾
+
+
当且仅当 a = b = c 时，等号成立，所以 a2 + b 2 + c 2 ⩾ ab + bc + ca ．
3.均值不等式的实际应用 描述： 利用基本不等式解决实际问题的一般步骤： ①正确理解题意，设出变量，一般可以把要求最大（小）值的变量定为函数； ②建立相应的函数关系式，把实际问题抽象成函数的最大值或最小值问题； ③在定义域内，求出函数的最大值或最小值； ④正确写出答案． 例题： 建造一个容积为 8 m 3 ，深为 2 m 的长方形无盖水池，如果池底的造价是每平方米 120 元， 池壁的造价是每平方米 80 元，求这个水池的最低造价． 解：设水池的造价为 y 元，池底的长为 x m ，则宽为
2018秋新版高中数学北师大版必修5习题：第三章不等式 3.3.1 含解析
3.1基本不等式课时过关·能力提升1.若a>b>0,则下列不等式中成立的是()A.a>b>B.a>>bC.a>>b>D.a>>ba>b>0,∴a=.∵,且=b,∴a>>b.2.下列不等式中,对任意实数x都成立的是()A.lg(x2+1)≥lg 2xB.x2+1>2xC.≤1D.x+≥2中,当x<0时都不成立,B中,当x=1时不成立,故选C.3.若x>0,y>0,则A=()x+y与B=的大小关系是()A.A>BB.A≥BC.A<BD.A≤Bx>0,y>0,∴.又A=()x+y=,且指数函数y=πx是增函数,∴A≥B.4.若0<a<1,0<b<1,则a+b,2,a2+b2,2ab中,最大的一个是()A.a+bB.2C.a2+b2D.2ab,得a2+b2≥2ab,a+b≥2.∵0<a<1,0<b<1,∴(a2+b2)-(a+b)=a(a-1)+b(b-1)<0.∴a2+b2<a+b.∴最大的一个是a+b.5.若a>b>0,集合M=,N={x|<x<a},则集合M∩N等于()A.{x|b<x<}B.{x|b<x<a}C. D.a>b>0,∴b<<a,∴M∩N=.6.若x>0,y>0,且x+y=4,则下列不等式中恒成立的是()A.>4B.≥1C.≥2D.≥1x>0,y>0,且x+y=4,∴,故A错误.=2,故C错误.∵xy≤=4,∴,故D错误.≥+2=1,当且仅当x=y=2时,等号成立,故选B.7.已知a>b>c,则--与-的大小关系是.---8.已知log2x+log2y=1,则x+2y的最小值为.log2x+log2y=1,∴log2xy=1,∴xy=2,x·2y=4.又x>0,y>0,∴x+2y≥2=4,当且仅当x=2y=2时,等号成立.9.设a>0,b>0,给出下列不等式:(1)≥4;(2)(a+b)≥4;(3)a2+9>6a;(4)a2+1+>2.其中恒成立的是.a+≥2=2,b+≥2=2,∴≥4,当且仅当a=1,b=1时,等号成立.故(1)正确;(a+b)=1+1+≥2+2·=4,当且仅当a=b时,等号成立.故(2)正确;a2+9≥2=6a,当且仅当a=3时,等号成立,故当a=3时,a2+9=6a.故(3)不正确;∵a2+1+≥2=2,当且仅当a2+1=,即a=0时,等号成立.∵a>0,∴等号不成立.故(4)正确.★10.已知a>b>1,P=,Q=,R=lg,试比较P,Q,R的大小.a>b>1,根据对数函数的单调性有lg a>lg b>0,可以用基本不等式比较三个式子的大小.a>b>1,∴lg a>lg b>0,∴,即P<Q.对两边取常用对数,得lg <lg ,∴<lg ,即Q<R.∴P<Q<R.★11.已知a>0,b>0,a+b=1,求证:≤2.,当且仅当a=时,等号成立.同理,当且仅当b=时,等号成立.∴(a+b)==2,当且仅当a=b=时,等号成立.∴≤2.。
(常考题)北师大版高中数学必修五第三章《不等式》测试(答案解析)(1)
一、选择题1．设x ，y 满足约束条件5010550x x y x y -≤⎧⎪-+≥⎨⎪+-≥⎩，且(0,0)z ax by a b =+>>的最大值为1，则56a b+的最小值为（ ） A ．64B ．81C ．100D ．1212．已知实数,x y 满足条件202035x y x y x y -≥⎧⎪+≥⎨⎪+≤⎩，则2z x y =+的最大值是（ ）A ．0B ．3C ．4D ．53．已知a b >，不等式220ax x b ++≥对于一切实数x 恒成立，且0x R ∃∈，使得20020ax x b ++=成立，则22a b a b+-的最小值为（ ）A ．1BC ．2D．4．已知实数满足约束条件020360x y x y x y -≤⎧⎪+-≥⎨⎪-+≥⎩，则2z x y =-的最小值为（ ）A ．4-B ．3-C ．2-D ．1-5．设,x y 满足24122x y x y x y +≥⎧⎪-≥-⎨⎪-≤⎩，则z x y =+的最小值是（ ）A ．7-B ．2C ．3D ．5-6．若正数a ，b 满足111a b +=，则41611a b +--的最小值为（ ） A ．16B ．25C ．36D ．497．已知实数,x y 满足约束条件5000x y x y y ++≥⎧⎪-≤⎨⎪≤⎩，则241z x y =++的最小值是（ ）A ．14-B ．1C ．5-D ．9-8．在各项均为正数的等差数列{}n a 中，n S 为其前n 项和，7S =14，则2614t a a =+的最小值为（ ）A ．9B ．94C ．52D ．29．已知实数x ，y 满足222y x x y x ≥⎧⎪+≤⎨⎪≥-⎩，3z x y =-，则z 的最小值是（ ）A ．2-B ．4-C ．6-D ．8-10．已知0,0a b >>,,a b 的等比中项是1，且1m b a =+，1n a b=+，则m n +的最小值是（ ） A ．3B ．4C ．5D ．611．在ABC 中，BAC ∠的平分线交BC 于D .若3BAC π∠=，4AB AC +=，则AD 长度的最大值为（ ） AB ．2C ．3D．12．对于任意实数a ，b ，若a ＞b ，则下列不等式一定成立的是（ ） A ．11a b< B ．a 2＞b 2 C ．a 3＞b 3 D ．a b b a> 二、填空题13．已知正数a ，b 满足30a b ab +-+=，则ab 的最小值是________．14．若x ，y 满足约束条件0202x y x y y -≤⎧⎪-≥⎨⎪⎩，则32z x y =+的最大值是_________.15．已知,a b 为正实数，直线2y x a =-+与曲线1x b y e +=- 相切，则11a b+的最小值为________.16．已知a ，b 为正实数，且4a +b ﹣ab +2＝0，则ab 的最小值为_____． 17．若关于x 的不等式()0f x <和()0g x <的解集分别为(),a b 和11,b a ⎛⎫⎪⎝⎭,则称这两个不等式为“对偶不等式”.若不等式()2220x x θ-+<和不等式()224sin 210x x θ++<为“对偶不等式”,且,2πθπ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,则θ=______.18．记等差数列{}n a 的前n 项和为n S ，满足570a a ，1122S =，则7811572a a a a a 的最小值为_________.19．某港口的水深y （米）随着时间t （小时）呈现周期性变化，经研究可用sincos66y a t b t c ππ=++来描述，若潮差（最高水位与最低水位的差）为3米，则+a b的取值范围为_______．20．已知正实数x ，y 满足22462x y xy ++=，则2x y +的最小值是_________.三、解答题21．（1）解不等式22650k x kx -+<．（2）当1k =时，不等式22650k x kx -+<的解集为(,)a b ，如图，在矩形ABCD 中，,AB b AD a ==，点P 为边AB 上一动点，当DPC ∠最大时，求线段AP 的长．22．已知2()2(2)f x x a x a =-++，a R ∈. （1）解关于x 的不等式()0f x >；（2）若方程()1f x x =+有两个正实数根1x ，2x ，求2112x x x x +的最小值. 23．已知关于x 的不等式23240x ax -++>. （1）当2a =时，求此不等式的解集；（2）若此不等式的解集为()4,m -，求实数a ，m 的值.24．如图，某房地产开发公司计划在一栋楼区内建造一个矩形公园ABCD ，公园由矩形的休闲区（阴影部分）1111D C B A 和环公园人行道组成，已知休闲区1111D C B A 的面积为1000平方米，人行道的宽分别为4米和10米，设休闲区的长为x 米．（1）求矩形ABCD 所占面积S （单位：平方米）关于x 的函数解析式； （2）要使公园所占面积最小，问休闲区1111D C B A 的长和宽应分别为多少米？ 25．已知a ＞0，b ＞0，a +b ＝3． （1）求11+2+a b的最小值； （2）证明：92+a b b a ab26．已知定义域在()0,∞+上的函数()f x 满足对于任意的(),0,x y ∈+∞，都有()()()f xy f x f y =+，当且仅当1x >时，()0f x <成立.（1）设(),0,x y ∈+∞，求证()()y f f y f x x ⎛⎫=-⎪⎝⎭；（2）设()12,0,x x ∈+∞，若()()12f x f x <，试比较x 1与x 2的大小； （3）若13a -<<，解关于x 的不等式()2110f x a x a ⎡⎤-+++>⎣⎦.【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题 1．D 解析：D 【分析】作出可行域，作出目标函数对应的直线，平移该直线得最优解，从而得,a b 的关系式561a b +=，然后用“1”的代换，配凑出积为定值，用基本不等式得最小值． 【详解】作出约束条件表示的可行域，如图，ABC 内部（含边界），作直线直线0ax by += ，z ax by =+中，由于0,0a b >>，ab是直线的纵截距，直线向上平移时，纵截距增大， 所以当直线z ax by =+经过点()5,6时，z 取得最大值， 则561a b +=， 所以()56565661306160121b a a b a b a b a b ⎛⎫⎛⎫+=++=++≥+= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭， 当且仅当111a b ==时，等号成立，故56a b+的最小值为121． 故选：D ．【点睛】关键点点睛：本题考查简单的线性规划，考查用基本不等式求最值．解题思路是利用简单的线性规划求得变量,a b 满足的关系式，然后用“1”的代换凑配出定值，再用基本不等式求得最小值．求最值时注意基本不等式的条件：一正二定三相等，否则易出错．2．C解析：C 【分析】画出满足条件的目标区域，将目标函数化为斜截式2y x z =-+，由直线方程可知，要使z 最大，则直线2y x z =-+的截距要最大，结合可行域可知当直线2y x z =-+过点A 时截距最大，因此，解出A 点坐标，代入目标函数，即可得到最大值. 【详解】画出满足约束条件202035x y x y x y -≥⎧⎪+≥⎨⎪+≤⎩的目标区域，如图所示:由2z x y =+,得2y x z =-+，要使z 最大，则直线2y x z =-+的截距要最大，由图可知,当直线2y x z =-+过点A 时截距最大， 联立20350x y x y -=⎧⎨+-=⎩,解得(1,2)A ，所以2z x y =+的最大值为：1224⨯+=， 故选:：C. 【点睛】方法点睛：求目标函数最值的一般步骤是“一画、二移、三求”： （1）作出可行域（一定要注意是实线还是虚线）；（2）找到目标函数对应的最优解对应点（在可行域内平移变形后的目标函数，最先通过或最后通过的顶点就是最优解）；（3）将最优解坐标代入目标函数求出最值.3．D解析：D【分析】根据条件对于一切实数x 不等式恒成立和0x R ∃∈使得方程成立结合二次不等式、二次方程、二次函数，可得1ab =，将22a b a b+-化成2a b a b -+-，再结合基本不等式求解即可.【详解】解：因为不等式220ax x b ++≥对于一切实数x 恒成立，所以0440a ab >⎧⎨-≤⎩，又因为0x R ∃∈，使得20020ax x b ++=成立，所以440ab -≥，所以440ab -=， 即0,0,1a b ab >>=，所以222()22a b a b ab a b a b a b a b+-+==-+≥---当且仅当2a b a b-=-时取得最小值. 故选：D. 【点睛】易错点睛：利用基本不等式求最值时，要注意其必须满足的三个条件： （1）“一正二定三相等”“一正”就是各项必须为正数；（2）“二定”就是要求和的最小值，必须把构成和的二项之积转化成定值；要求积的最大值，则必须把构成积的因式的和转化成定值；（3）“三相等”是利用基本不等式求最值时，必须验证等号成立的条件，若不能取等号则这个定值就不是所求的最值，这也是最容易发生错误的地方.4．A解析：A 【分析】根据约束条件作出可行域，将目标函数变形为122zy x =-，通过平移直线法可求出2z -的最大值，从而可得z 的最小值． 【详解】作出已知不等式组所表示的平面区域，如图所示：将目标函数2z x y =-变形为122zy x =-，由图可知当直线经过点(0,2)A 时，截距2z -最大，所以，2z x y =-的最小值为4-． 故选：A 【点睛】方法点睛：解决线性规划问题的关键是正确地作出可行域，准确地理解z 的几何意义，求最优解时采用“平移直线法”． 利用线性规划求最值，一般用图解法求解，其步骤是： (1)在平面直角坐标系内作出可行域；(2)考虑目标函数的几何意义，将目标函数进行变形；(3)确定最优解：在可行域内平行移动目标函数变形后的直线，从而确定最优解； (4)求最值：将最优解代入目标函数即可求出最大值或最小值.5．B解析：B 【分析】由约束条件可得可行域，将问题转化为y x z =-+在y 轴截距最小值的求解问题，利用数形结合的方法可得到结果. 【详解】由约束条件可得可行域如下图阴影部分所示：由z x y =+得：y x z =-+，当z 取最小值时，y x z =-+在y 轴截距最小， 由图象可知：当y x z =-+过A 时，在y 轴截距最小， 又()2,0A ，min 202z ∴=+=. 故选：B. 【点睛】方法点睛：线性规划问题中，通常有三种类型的最值或取值范围问题： （1）截距型：形如z ax by =+的形式，转化为a zy x b b=-+，将问题转化为直线在y 轴截距的求解问题；（2）斜率型：形如cy d z ax b+=+的形式，转化为d y c c b a x a+⋅+，将问题转化为(),x y 与,b d a c ⎛⎫-- ⎪⎝⎭连线斜率的求解问题； （3）距离型：形如z Ax By C =++的形式，转化为2222Ax By C z A B A B ++=++题转化为(),x y 到直线0Ax By C ++=的距离的求解问题.6．A解析：A 【分析】由111a b +=得：(1,1)1a b a b a =>>-，代入41611a b +--化简，利用基本不等式可求函数最小值. 【详解】由111a b+=得：(1,1)1ab a ba=>>-，代入41611a b+--得到：4164164416(1)216(1)16 1111111a aaa b a a aa+=+=+-≥⋅-=-------当且仅当：4=16(1)1aa--即32a=时取等号.故选：A【点睛】本题考查了均值不等式在求最值问题中的应用，考查了学生转化与划归，数学运算的能力，属于中档题.7．A解析：A【分析】求目标函数最值的一般步骤是“一画、二移、三求”：（1）作出可行域（一定要注意是实线还是虚线）；（2）找到目标函数对应的最优解对应点（在可行域内平移变形后的目标函数，最先通过或最后通过的顶点就是最优解）；（3）将最优解坐标代入目标函数求出最值.【详解】解：作出不等式组50x yx yy++≥⎧⎪-≤⎨⎪≤⎩表示的平面区域，如图所示的阴影部分由241z x y=++可得11244zy x=-+-，则144z -表示直线11244z y x =-+-在y 轴上的截距，截距越小，z 越小， 由题意可得，当11244z y x =-+-经过点A 时，z 最小， 由500x y x y ++=⎧⎨-=⎩可得5522A ⎛⎫-- ⎪⎝⎭，， 此时552411422z =-⨯-⨯+=-，故选：A. 【点睛】本题主要考查线性规划中利用可行域求目标函数的最值，属简单题.8．B解析：B 【分析】根据等差数列的性质和前n 项和公式求得26a a +，然后由“1”的代换应用基本不等式求得最小值． 【详解】 由题意172677()7()1422a a a a S ++===，∴264a a +=， ∴26262614114()()4t a a a a a a =+=++62264119(5)(5444a a a a =++≥+=，当且仅当62264a a a a =，即622a a =时等号成立． 故选：B ． 【点睛】本题考查等差数列的性质，考查基本不等式求最值．解题基础是掌握等差数列的性质，掌握基本不等式求最值中“1”的代换法．9．D解析：D 【分析】根据约束条件画出可行域，将问题转化为133zy x =-在y 轴截距最大值的求解问题，利用数形结合的方式可求得结果. 【详解】由约束条件可得可行域如下图阴影部分所示：由3z x y =-得：133z y x =-， ∴当z 取最小值时，133zy x =-在y 轴截距最大；由图象可知，当133zy x =-过点A 时，在y 轴截距最大， 由222x x y =-⎧⎨+=⎩得：()2,2A -，min 2328z ∴=--⨯=-. 故选：D . 【点睛】本题考查线性规划中的最值问题的求解，关键是能够将所求最值转化为直线在y 轴截距的最值的求解问题，属于常考题型.10．B解析：B 【分析】由等比中项定义得1ab = ，再由基本不等式求最值． 【详解】,a b 的等比中项是1，∴1ab =，∴m ＋n=1b a++1a b +=a b a b ab +++ =2()a b + ≥ 44ab = .当且仅当1a b == 时，等号成立．故选B ． 【点睛】利用基本不等式求最值问题，要看是否满足一正、二定、三相等．11．A解析：A 【分析】根据题意，设,,,AD t AB c AC b ===由三角形面积公式1sin 2S a b θ=⋅⋅可表示出,,ACD ABD ABC ∆∆∆三者之间的关系，进而得边长关系为3,4t bc =最后通过基本不等式求得AD 的最大值。
2020_2021学年高中数学第三章不等式3.3.3基本不等式的实际应用作业课件北师大版必修5
二、填空题(本大题共3小题，每小题5分，共15分) 9．在如图所示的锐角三角形空地中，欲建一个面积最大的 内接矩形花园(阴影部分)，则其边长x为 20 (m)．
解析：如图，过A作AH⊥BC于H，交DE于F，易知 DBCE ＝ 4x0 ＝
AD AB
＝
AF AH
，则AF＝x，故FH＝40－x.则矩形面积S＝x(40－
站的距离x(km)成反比，而每月库存货物的运费y2(万元)与仓库到
车站的距离x(km)成正比．如果在距离车站10 km处建仓库，费用
y1和y2分别为2万元和8万元，那么要使这两项费用之和最小，仓
库应建在离车站( A )
A．5 km处
B．m处
解析：由题意知y1＝
k1 x
解析：C＝
t22＋0t4＝
20 t＋4t
.因为t>0，所以t＋4t
≥2
4 t·t
＝4(当且仅当t
＝
4t ，即t＝2时等号成立)，所以C＝
20 t＋4t
≤240
＝5，即当t＝2时，C取得
最大值．
11．如图，有一张单栏的竖向张贴的海报，它的印刷面积为 72 dm2(图中阴影部分)，上下空白各宽2 dm，左右空白各宽1 dm，则四周空白部分面积的最小值是 56 dm2.
小．设这种汽车使用n年报废最合算，n年汽车的维修总费用为0.2
＋0.4＋0.6＋…＋0.2n＝0.2n＋nn2－1×0.2＝0.1(n2＋n)(万元)，年
平均费用y＝
10＋0.9n＋0.1n2＋n＝10＋
n
n
1n0＋1≥2
1n0·1n0＋1＝
3，当且仅当1n0＝1n0，即n＝10时取等号．
6．某公司租地建仓库，每月土地占用费y1(万元)与仓库到车
高中数学北师大版必修5 第三章3.1 基本不等式 作业 Word版含解析
[学业水平训练]1．若a ，b ∈R ，且ab >0，则下列不等式中，恒成立的是( )A ．a 2＋b 2>2abB ．a ＋b ≥2ab C.1a ＋1b >2ab D.b a ＋a b≥2 答案：D2．若实数a 、b 满足0<a <b ，且a ＋b ＝1，则下列四个数中最大的是( )A.12B ．a 2＋b 2C ．2abD ．a解析：选B.∵a ＋b ＝1，a ＋b >2ab ，∴2ab <12.∵a 2＋b 2>2·⎝⎛⎭⎫a ＋b 22＝2×14＝12，又0<a <b ，且a ＋b ＝1，∴a <12，∴a 2＋b 2最大． 3．某厂产值第二年比第一年增长p %，第三年比第二年增长q %，又这两年的平均增长率为s %，则s 与p ＋q 2的大小关系是( ) A ．s ＝p ＋q 2B ．s ≤p ＋q 2C ．s >p ＋q 2D ．s ≥p ＋q 2解析：选B.由已知得(1＋s %)2＝(1＋p %)(1＋q %)≤⎝⎛⎭⎫1＋p %＋1＋q %22＝⎝⎛⎭⎫1＋p %＋q %22， 于是1＋s %≤1＋p %＋q %2. 故s ≤p ＋q 2. 4．(2013·高考福建卷)若2x ＋2y ＝1，则x ＋y 的取值范围是( )A ．[0，2]B ．[－2，0]C ．[－2，＋∞)D ．(－∞，－2]解析：选D.∵2x ＋2y ≥22x ＋y ，2x ＋2y ＝1，∴22x ＋y ≤1，∴2x ＋y ≤14＝2－2， ∴x ＋y ≤－2，即(x ＋y )∈(－∞，－2]．5.已知a ，b 都是正数，设M ＝a b ＋b a ，N ＝a ＋b ，则( ) A ．M >NB ．M <NC ．M ＝ND ．M ≥N解析：选D.∵a >0，b >0，∴b >0，a b ＋b ≥2a ，b a ＋a ≥2b . 于是a b ＋b ＋b a ＋a ≥2a ＋2b . 故a b ＋b a ≥a ＋b ，即M ≥N . 6．已知a ，b ，x ，y 都是正实数，且1a ＋1b＝1，x 2＋y 2＝8，则ab 与xy 的大小关系是________．解析：∵1a ＋1b ≥2ab，∴ab ≥4. 而x 2＋y 2≥2xy ，则xy ≤4.∴ab ≥xy .答案：ab ≥xy7．若a >1，0<b <1，则log a b ＋log b a 的取值范围是________．解析：∵a >1，0<b <1，∴log a b <0，log b a <0.∴－(log a b ＋log b a )＝(－log a b )＋(－log b a )≥2.当且仅当－log a b ＝－log b a ，即a >1，0<b <1，ab ＝1时等号成立．∴log a b ＋log b a ≤－2.答案：(－∞，－2]8．已知M ＝x ＋1x －3，N ＝51－x 2(x >3)，则M 与N 的大小关系是________． 解析：∵x >3，∴x －3>0，∴M ＝x －3＋1x －3＋3≥2（x －3）·1x －3＋3＝5， 又∵1－x 2<0，∴N ＝51－x 2<5即N <5.∴M >N .答案：M >N9．已知f (x )＝a x (a >0且a ≠1)，当x 1≠x 2时，比较f ⎝⎛⎭⎫x 1＋x 22与f （x 1）＋f （x 2）2的大小． 解：∵f (x )＝a x ，∴f ⎝⎛⎭⎫x 1＋x 22＝a x 1＋x 22，12[f (x 1)＋f (x 2)]＝12(ax 1＋ax 2)． ∵a >0且a ≠1，x 1≠x 2，∴ax 1>0，ax 2>0，且ax 1≠ax 2，∴12(ax 1＋ax 2)> ax 1·ax 2＝a x 1＋x 22， 即f ⎝⎛⎭⎫x 1＋x 22<12[f (x 1)＋f (x 2)]．10．已知a ，b ，c 为不全相等的正实数，求证：a ＋b ＋c >ab ＋bc ＋ca .证明：∵a >0，b >0，c >0，∴a ＋b ≥2ab ，b ＋c ≥2bc ，c ＋a ≥2ac . 于是2(a ＋b ＋c )≥2ab ＋2bc ＋2ca ，即a ＋b ＋c ≥ab ＋bc ＋ca .∵a ，b ，c 为不全相等的正实数，等号不成立，∴a ＋b ＋c >ab ＋bc ＋ca .[高考水平训练]1．(2014·亳州检测)已知0＜a ＜b ，且a ＋b ＝1，则下列不等式中正确的是( )A ．log 2a >0B ．2a －b <12C ．2b a ＋a b <12D ．log 2a ＋log 2b <－2解析：选D.∵0<a <b ，且a ＋b ＝1，∴0<a <12<b <1. 对于A ，有log 2a <log 212， ∴log 2a <－1，故A 错误；对于B ，∵a ＋b ＝1，12＜b ＜1， ∴－1＜1－2b ＜0.又y ＝2x 在R 上为增函数，∴2a －b ＝21－2b ＞2－1＝12，故B 错误； 对于C ，2b a ＋a b ≥22b a ·a b ＝22＝4，故C 错误；对于D ，∵0<a <b <1，且a ＋b ＝1，∴a ＋b 2>ab ，∴ab <14.又∵log 2a ＋log 2b ＝log 2(ab )，∴log 2a ＋log 2b <log 214，即log 2a ＋log 2b <－2，故选D. 2．已知a >0，b >0，a ＋b ＝4，则下列各式中正确的是________． ①1a ＋1b ≤14；②1a ＋1b ≥1；③ab ≥2；④1ab≥1. 解析：由a >0，b >0，知a ＋b 2≥ab ，又a ＋b ＝4，∴ab ≤4，∴1ab ≥14，∴1a ＋1b ＝a ＋b ab＝4ab ≥1，即1a ＋1b≥1. 答案：②3．设a >0，b >0且满足ab ＝a ＋b ＋3，求a ＋b 的取值范围．解：∵a ＋b ＋3＝ab ≤（a ＋b ）24， ∴(a ＋b )2－4(a ＋b )－12≥0.又∵a >0，b >0，∴a ＋b ≥6.4．已知a 、b ∈R ＋，a ＋b ＝1.求证：⎝⎛⎭⎫a ＋1a 2＋⎝⎛⎭⎫b ＋1b 2≥252. 证明：∵a >0，b >0，a ＋b ＝1.∴1＝a ＋b ≥2ab ，ab ≤12，∴1ab≥4. ∵a ＋b 2≤ a 2＋b 22，∴a 2＋b 22≥⎝⎛⎭⎫a ＋b 22.∴⎝⎛⎭⎫a ＋1a 2＋⎝⎛⎭⎫b ＋1b 2≥2⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝⎛⎭⎫a ＋1a ＋⎝⎛⎭⎫b ＋1b 22 ＝⎝⎛⎭⎫1＋1a ＋1b 22≥⎝⎛⎭⎫1＋21ab 22≥252. ∴⎝⎛⎭⎫a ＋1a 2＋⎝⎛⎭⎫b ＋1b 2≥252.当且仅当a ＝b ＝12时等号成立．。
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3.1基本不等式
课后篇巩固探究
A组
1.已知x,y∈R,下列不等关系正确的是()
A.x2+y2≥2|xy|
B.x2+y2≤2|xy|
D.x2+y2<2|xy|
C.x2+y2>2|xy|
解析:x2+y2=|x|2+|y|2≥2|x||y|=2|xy|.
当且仅当|x|=|y|时等号成立.
答案:A
2.若x>0,y>0,且,则必有()
A.2x=y
B.x=2y
C.x=y
D.x=4y
解析:因为x>0,y>0,所以,即.又,所以必有
,所以x=2y.
答案:B
3.如果正数a,b,c,d满足a+b=cd=4,那么()
A.ab≤c+d,且等号成立时a,b,c,d的取值唯一
B.ab≥c+d,且等号成立时a,b,c,d的取值唯一
C.ab≤c+d,且等号成立时a,b,c,d的取值不唯一
D.ab≥c+d,且等号成立时a,b,c,d的取值不唯一
解析:因为a+b=cd=4,a+b≥2,所以≤2,所以ab≤4,当且仅当a=b=2时,等号成立.
又cd≤,所以≥4,所以c+d≥4,当且仅当c=d=2时,等号成立.所以ab≤c+d,当且仅当a=b=c=d=2时,等号成立,故选A.
答案:A
4.已知0<a<b,且a+b=1,则下列不等式中,正确的是()
A.log2a>0
B.2a-b<
C. D.log2a+log2b<-2
解析:因为0<a<b,且a+b=1,
所以ab<,
所以log2a+log2b=log2(ab)<log2=-2.
答案:D
5.若a>0,b>0,则的大小关系是.
解析:因为,所以,当且仅当a=b>0时,等号成立.
答案:
6.设a>0,b>0,给出下列不等式:
(1)≥4;
(2)(a+b)≥4;
(3)a2+9>6a;
(4)a2+1+>2.
其中正确的是.
解析:因为a+≥2=2,b+≥2=2,
所以≥4,当且仅当a=1,b=1时,等号成立,所以(1)正确;
因为(a+b)=1+1+≥2+2·=4,当且仅当a=b>0时,等号成立,所以(2)正确;
因为a2+9≥2=6a,当且仅当a=3时,等号成立,所以当a=3时,a2+9=6a,所以(3)不正确;。