不等式——多元变量答案版
导数中证明不等式技巧——构造、切线放缩、二元变量、凹凸反转,唯手熟尔!
导数中证明不等式技巧——构造、切线放缩、二元变量、凹凸反转,唯手熟尔!导数中的不等式证明导数中的不等式证明是高考中的一个经典考点。
由于不等式证明的灵活性和多样性，该考点备受命题者的青睐。
本文将从五个方面系统地介绍一些常规的不等式证明手段。
命题角度1：构造函数典例1】（赣州市2018届高三摸底考试）已知函数$f(x)=1-\ln x+\frac{e}{x}$，$g(x)=x-\frac{e}{x}$，若曲线$y=f(x)$与曲线$y=g(x)$的一个公共点是$A(1,1)$，且在点$A$处的切线互相垂直。
求$a,b$的值，并证明当$x\geq1$时，$f(x)+g(x)\geq\frac{2}{x}$。
解析】（1）$a=b=-1$；2）$g(x)=-\frac{e}{2\ln x}+\frac{x}{2}-\frac{e}{2x}$，$f(x)+g(x)\geq\frac{2}{x}$ $\Leftrightarrow 1-\frac{1}{x}+\frac{e}{x}-\frac{e}{2\ln x}+\frac{x}{2}-\frac{e}{2x}\geq\frac{2}{x}$ $\Leftrightarrow\frac{1}{x}+\frac{ e}{2\ln x}-\frac{x}{2}+\frac{e}{2x}\leq1$。
令$h(x)=f(x)+g(x)-\frac{2}{x}$，则$h(x)=1-\frac{1}{x}+\frac{e}{x}-\ln x-\frac{e}{2\ln x}+\frac{x}{2}-\frac{e}{2x}$，$h'(x)=-\frac{1}{x^2}+\frac{e}{x^2}-\frac{1}{x}-\frac{e}{2x^2}+\frac{1}{2}-\frac{e}{2x^2}$，$h''(x)=\frac{2}{x^3}-\frac{3e}{x^3}+\frac{2e}{x^3}$。
不等式——多元变量答案版
不等式——多元变量的常见处理方法一:基本不等式法
二：变量分离法。
多元变量问题中，常用的方法之一就是将其中的一个变量分离出来，通过对一边表达式的范围的确定得到另一边的范围
三：消元法
多元变量最值问题的难点很多时候在于变量的个数,如果研究条件等式,发现很多情况下可以对变量做个减法,三元变二元 ,二元变一元,就可以化归为我们熟悉的问题了.
（最后一步权方和轻松搞定，当然也可以通过求导来做。
）
四:换元法
五：分解因式
六：分母整体换元
七:增量换元
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高三数学不等式试题答案及解析
高三数学不等式试题答案及解析1.已知变量满足：，则的最大值为（）A．B．C．2D．4【答案】D【解析】由约束条件画出可行域，令，可知在点处取得最大值，所以的最大值为。
【考点】线性规划及指数函数的单调性。
2.若二元一次线性方程组无解，则实数的值是__________．【答案】-2【解析】二元一次线性方程组无解，则直线x+ay=3与ax+4y=6平行，则解得．【考点】二元一次方程组．3.若实数，满足，则目标函数的取值范围是（）A．B．C．D．【答案】A【解析】作出可行域，由图可知，可行域三个顶点分别为，将三个点的坐标分别代入目标函数得，所以目标函数的取值范围为，故选A.【考点】线性规划.4.（本题满分10分）选修4—5：不等式选讲设对于任意实数，不等式≥恒成立．（1）求的取值范围；（2）当取最大值时，解关于的不等式：．【答案】（1）；（2）．【解析】本题主要考查绝对值不等式的解法、恒成立问题等基础知识，考查学生的分析问题解决问题的能力、转化能力、计算能力．第一问，将不等式≥恒成立，转化为，用零点分段法，将转化为分段函数，再每一段分别求最值；第二问，结合第一问的结论，将m的值代入，利用零点分段法将绝对值不等式转化成不等式组，分别求解．试题解析：（1）设，则有当时有最小值8当时有最小值8当时有最小值8综上有最小值8所以（2）当取最大值时原不等式等价于：等价于：或等价于：或所以原不等式的解集为【考点】绝对值不等式的解法、恒成立问题．5.（本小题满分10分）选修4—5：不等式选讲设函数．（1）当时，解不等式；（2）若的解集为，，求证：．【答案】（1）；（2）证明详见解析．【解析】本题主要考查绝对值不等式的解法、基本不等式等基础知识，考查学生的分析问题解决问题的能力、转化能力、计算能力．第一问，用零点分段法去掉绝对值符号，转化为不等式组，解不等式；第二问，先解不等式，再结合的解集为，从而得到a的值，再利用特殊值1将转化为，再利用基本不等式求函数的取值范围．试题解析：（1）当a=2时，不等式为，不等式的解集为；（2）即，解得，而解集是，，解得,所以所以．【考点】绝对值不等式的解法、基本不等式．6.已知是坐标原点，点，若点为平面区域上的一个动点，则的取值范围是（）A．B．C．D．【答案】C【解析】满足约束条件的平面区域如下图所示：将平面区域的三个顶点坐标分别代入平面向量数量积公式，当时，；当时，；当时，；故取值范围为，故选C．【考点】1．简单的线性规划；2．向量的数量积．7.（本小题满分10分）选修4-5：不等式选讲已知函数．（Ⅰ）解不等式；（Ⅱ）若，且，求证：．【答案】（Ⅰ）；（Ⅱ）证明见解析．（Ⅱ）【解析】（Ⅰ）这是含绝对值的不等式工，解法是由绝对值的定义对变量的范围进行分类讨论以去掉绝对值符号，化为普通的不等式（不含绝对值）；（Ⅱ）不等式为，可两边平方去掉绝对值符号，再作差可证．试题解析：（Ⅰ）由题意，原不等式等价为，令 3分不等式的解集是 5分（Ⅱ）要证，只需证，只需证而，从而原不等式成立． 10分【考点】含绝对值不等式的解法，绝对值不等式的证明，分析法．8.若是任意实数，且，则下列不等式成立的是（）A．B．C．D．【答案】D【解析】因为函数在上是减函数，又，所以，故选D．【考点】不等式的性质．9.选修4-5：不等式选讲已知x，y为任意实数，有（1）若求的最小值；（2）求三个数中最大数的最小值．【答案】（1）；（2）．【解析】（1）利用消元法可得关于x的二次三项式，从而用配方法可求得最小值．（2）利用绝对值不等式可求最大值的最小值．试题解析：（1）解：当时，最小值为（2）设，则所以即中最大数的最小值为【考点】配方法，绝对值不等式，最值．10.若实数，满足不等式组．则的最大值是（）A．10B．11C．13D．14【答案】D【解析】画出可行域如图：当时,作出目标函数线,平移目标函数线使之经过可行域,当目标函数线过点时纵截距最大同时也最大, 最大值为;当时,作出目标函数线,平移目标函数线使之经过可行域四边形但不包括边,当目标函数线经过点时纵截距最大同时也最大, 的最大值为．综上可得的最大值为14．【考点】简单的线性规划．11.已知函数，．（1）若，解不等式；（3）若，且对任意，方程在总存在两不相等的实数根，求的取值范围．【答案】（1）：，：；（2）．【解析】（1）根据的取值情况进行分类讨论，将表达式中的绝对值号去掉，再利用二次函数的单调性讨论即可求解；（2）利用二次函数的单调性首先课确定的大致范围，再利根据条件方程在总存在两不相等的实数根，建立关于的不等式组，从而求解．试题解析：（1）∵，∴在单调递增，在单调递减，在单调递增，若：令解得：∴不等式的解为：；若：令，解得：，，根据图象不等式的解为：，综上：：不等式的解为；：不等式的解为；（3），∵，∴在单调递增，在单调递减，在单调递增，∴或，∴在单调递增，∴，若：在单调递减，在单调递增，∴必须，即；若：在单调递增，在单调递减，，即；综上实数的取值范围是．【考点】1．二次函数的综合题；2．分类讨论的数学思想．【方法点睛】解决二次函数综合题常见的解题策略有：1．尽可能画图，画图时要关注已知确定的东西，如零点，截距，对称轴，开口方向，判别式等；2．两个变元或以上，学会变换角度抓主元；3．数形结合，务必要保持数形刻画的等价性，不能丢失信息；3．掌握二次函数，二次不等式，二次方程的内在联系，熟练等价转化和准确表述；4．恒成立问题可转化为最值问题．12.设函数．（1）若，解不等式；（2）如果，，求的取值范围．【答案】（1）；（2）．【解析】（1）当，圆不等式变为，可利用绝对值的集合意义求解，从而得到不等式的解集；（2）求当，，a的取值范围，可先对a进行分类讨论：，对后两种情形，只需求出的最小值，最后“，”的充要条件是，即可求得结果．试题解析：由题意得，（Ⅰ）当时，．由，得，（ⅰ）时，不等式化为，即．不等式组的解集为．（ⅱ）当时，不等式化为，不可能成立．不等式组的解集为．（ⅲ）当时，不等式化为，即．不等式组的解集为．综上得，的解集为．（Ⅱ）若，不满足题设条件．若的最小值为．若的最小值为．所以的充要条件是，从而的取值范围为．【考点】绝对值不等式的求解及其应用．13.变量满足约束条件，当目标函数取得最大值时，其最优解为．【答案】.【解析】作出可行域，画出目标函数的图象，由图知最优解为.【考点】线性规划.14.（1）选修4—4：坐标系与参数方程已知直线的极坐标方程是．以极点为平面直角坐标系的原点，极轴为轴的正半轴，建立平面直角坐标系，曲线的参数方程是（为参数），直线和曲线相交于两点，求线段的长．（2）选修4—5：不等式选讲已知正实数满足，求证：．【答案】（1）；（2）证明见解析.【解析】（1）先由直线的极坐标方程得直线的直角坐标方程，再化为参数方程；曲线的参数方程化为直角坐标方程，把直线的参数方程与曲线联立，利用韦达定理求线段的长．（2）利用基本不等式得，，再根据不等式的性质得，因为，得证.试题解析：（1）由直线的极坐标方程是，可得由直线的直角坐标方程是，化为参数方程为（为参数）；曲线（为参数）可化为．将直线的参数方程代入，得．设所对应的参数为，，，所以．（2）证明：因为正实数，所以．同理可证：．．，．当且仅当时，等号成立．【考点】1、极坐标方程；2、参数方程；3、直线与椭圆；4、基本不等式；5、不等式的性质.【方法点睛】（1）先由直线的极坐标方程得直线的直角坐标方程，再化为参数方程；再把曲线的参数方程化为直角坐标方程，然后把直线的参数方程与曲线联立，利用韦达定理和弦长公式求出线段的长．把直线的参数方程与曲线的直角坐标方程联立能够简化解题过程；（2）利用基本不等式及不等式的性质进行证明.15.已知满足约束条件，若的最大值为4，则（）A．3B．2C．-2D．-3【答案】B【解析】将化为，作出可行域（如图所示），当时，当直线向右下方平移时，直线在轴上的截距减少，当直线过原点时，（舍）；当时，当直线向右上方平移时，直线在轴上的截距增大，若，即时，当直线过点时，，解得（舍），当，即时，则当直线过点时，，解得；故选B．【考点】1.简单的线性规划；2.数形结合思想．【易错点睛】本题主要考查简单的线性规划与数形结合思想的应用，属于中档题；处理简单的线性规划问题的基本方法是：先画出可行域，再结合目标函数的几何意义进行解决，往往容易忽视的是目标函数基准直线与可行域边界的倾斜程度，如本题中，不仅要讨论斜率的符号，还要讨论斜率与边界直线斜率的大小关系.16.如果实数满足关系，则的最小值是．【答案】2【解析】满足不等式组的平面区域，如图所示，因表示定点到平面区域内的点的距离，由图易知其最小距离为点到直线的距离，即，所以的最小值为2．【考点】1、平面区域；2、点到直线的距离公式．【方法点睛】（1）平面区域的确定，已知，则，表示的区域为直线的右方（右下方或右上方），表示的区域为直线的左方（左下方或左上方）；（2）具有一定的几何意义，即几何意义为点到的距离的平方．17.（2014•河南模拟）已知函数f（x）=|x+a|+|2x﹣1|（a∈R）．（1）当a=1，求不等式f（x）≥2的解集；（2）若f（x）≤2x的解集包含[，1]，求a的取值范围．【答案】（1）原不等式的解集为{x|x≤0，或}．（2）[﹣]．【解析】对第（1）问，利用零点分段法，令|x+1|=0，|2x﹣1|=0，获得分类讨论的标准，最后取各部分解集的并集即可；对第（2）问，不等式f（x）≤2x的解集包含[，1]，等价于f（x）≤2x在[，1]内恒成立，由此去掉一个绝对值符号，再探究f（x）≤2x的解集与区间[，1]的关系．解：（1）当a=1时，由f（x）≥2，得|x+1|+|2x﹣1|≥2，①当x≥时，原不等式可化为（x+1）+（2x﹣1）≥2，得x≥，∴x≥；②当﹣1≤x＜时，原不等式可化为（x+1）﹣（2x﹣1）≥2，得x≤0，∴﹣1≤x≤0；③当x＜﹣1时，原不等式可化为﹣（x+1）﹣（2x﹣1）≥2，得x≤，∴x＜﹣1．综上知，原不等式的解集为{x|x≤0，或}．（2）不等式f（x）≤2x的解集包含[，1]，等价于f（x）≤2x在[，1]内恒成立，从而原不等式可化为|x+a|+（2x﹣1）≤2x，即|x+a|≤1，∴当x∈[，1]时，﹣a﹣1≤x≤﹣a+1恒成立，∴，解得，故a的取值范围是[﹣]．【考点】绝对值不等式的解法．18.不等式的解集是（）A．B．C．D．【答案】B【解析】或．故B正确．【考点】一元二次不等式．19.直线ax﹣2by+1=0（a＞0，b＞0）平分圆x2+y2+4x﹣2y﹣1=0的面积，则+的最小值为（）A．3+2B．4+2C．6+4D．8【答案】C【解析】根据已知条件得到a+b=，将其代入+，结合基本不等式的性质计算即可．解：∵直线ax﹣2by+1=0（a＞0，b＞0）平分圆x2+y2+4x﹣2y﹣1=0的面积，∴圆x2+y2+4x﹣2y﹣1=0的圆心（﹣2，1）在直线上，可得﹣2a﹣2b+1=0，即a+b=，因此2（+）（a+b）=2（3++）≥6+4，当且仅当：=时“=”成立，故选：C．【考点】直线与圆的位置关系．20.已知实数满足不等式组，则的最大值为________．【答案】9．【解析】作出不等式组表示的平面区域如下图：由图可知，当直线经过点时，取得最大值为：．故答案应填：9．【考点】线性规划．21.已知.(Ⅰ)求证：；(Ⅱ)若对任意实数都成立，求实数的取值范围.【答案】（Ⅰ）见解析；（Ⅱ）．【解析】(Ⅰ)利用零点分段讨论法将绝对值符号去掉，得到分段函数，再求各段的值域即可；(Ⅱ)利用基本不等式和不等式恒成立进行求解．试题解析：（Ⅰ）∵，∴的最小值为5，∴.（Ⅱ）解：由（Ⅰ）知：的最大值等于5.∵，“=”成立，即，∴当时，取得最小值5.当时，，又∵对任意实数，都成立，∴.∴的取值范围为.【考点】1.零点分段讨论法；2.基本不等式．22.设函数,其中．（I）当时,解不等式；（II）若对于任意实数,恒有成立,求的取值范围．【答案】（I）；（II）.【解析】（I）采用零点分区间法求解；（II）先求出的最大值为,把问题转化为求解.试题解析：（Ⅰ）时,就是当时,,得,不成立；当时,,得,所以；当时,,即,恒成立,所以.综上可知,不等式的解集是.(Ⅱ) 因为,所以的最大值为.对于任意实数,恒有成立等价于.当时,,得；当时,,,不成立.综上,所求的取值范围是【考点】.绝对值不等式的解法；不等式恒成立问题23.已知函数．（1）解不等式；（2）若不等式对任意的恒成立，求实数的取值范围．【答案】(1) 不等式的解集为;(2) .【解析】(1)分区间去掉绝对值符号，将函数表示成分段函数的形式，在每个区间上分别解不等式，最后再求并集即可；(2) 不等式对任意的恒成立，由（1）求出函数的最小值，解不等式即可.试题解析：（1）．当时，由，得，此时无解；当时，由，得，所以；当时，由，得，所以．综上，所求不等式的解集为．（2）由（1）的函数解析式可以看出函数在区间上单调递减，在区间上单调递增，故在处取得最小值，最小值为不等式对任意的恒成立，即，解得，故的取值范围为．【考点】1.含绝对值不等式的解法；2.函数与不等式.24.设，若对任意的正实数，都存在以为三边长的三角形，则实数的取值范围是（）A．B．C．D．以上均不正确【答案】A【解析】因为正实数，则，要使为三边的三角形存在，则，即恒成立，故，令，则，取，递减，所以时，；同理取，递增，可知时，，故实数的取值范围是，故选A．【考点】基本不等式的应用.方法点睛：本题结合三角形的基本性质考查了基本不等式的应用，属于中档题.解答本题应先根据基本不等式求得，再三角形的性质任意两边之和大于第三边，任意两边之差小于第三边得到即得的不等式组，再利用基本不等式结合函数的单调性求出的取值范围.25.已知函数（是常数）和是定义在上的函数，对任意的，存在使得，，且，则在集合上的最大值为（）A．B．C．4D．5【答案】D【解析】由题知，易知在上是减函数，在上是增函数，所以，又因为，所以，化简得，再由，可求得，所以，并且可判定在上是减函数，在上是增函数，由于，所以在集合上的最大值为，故选D.【考点】1、导数在函数研究中的应用；2、函数的最值.【思路点睛】本题是一个利用导数研究函数的单调性、最值方面的综合性问题，属于难题.解决本题的基本思路是，首先根据题意判断出的最值关系，再由条件求出函数在定义域上的最小值，进而判断出的最值情况，并据此求出的值，从而得到的解析式，进一步可求出的最大值，问题得以解决.26.已知直线经过点，则的最小值为（）A．B．C．D．【答案】B【解析】因为直线经过点，所以，故，当且仅当时，等号成立.【考点】基本不等式.27.已知函数.（1）求不等式的解集；（2）若关于的表达式的解集，求实数的取值范围.【答案】（1）；（2）或.【解析】（1）由绝对值的定义可分类讨论去绝对值，再分别解不等式即可；（2）由题意可得的值域为，要，需，解得实数的取值范围是或.试题解析：（1）由题意得：，则不等式等价于或，解得：或，∴不等式的解集.（2）∵，∴的值域为，∴的解集.要，需，即或，∴或，∴实数的取值范围是或.【考点】含绝对值不等式的解法.28.设函数．（1）若不等式的解集为，求实数的值；（2）在（1）的条件下，若不等式的解集非空，求实数的取值范围．【答案】（1）；（2）.【解析】本题主要考查绝对值不等式、存在性问题等基础知识，考查学生的分析问题解决问题的能力、转化能力、计算能力. 第一问，解绝对值不等式，先得到与解集对应系数相等，解出的值；第二问，先整理，构造函数，画出函数图象，结合图象，得到，或，从而解出的取值范围.试题解析：（1）∵，∴，∴，∴，因为不等式的解集为，所以，解得．（2）由（1）得．∴，化简整理得：，令，的图象如图所示：要使不等式的解集非空，需，或，∴的取值范围是【考点】本题主要考查：1.绝对值不等式；2.存在性问题.29.若，若的最大值为3，则的值是___________.【答案】【解析】画出可行域如下图所示，为最优解，故.【考点】线性规划.30.选修4-5：不等式选讲若，且.（1）求的最小值；（2）是否存在，使得？并说明理由.【答案】（1）（2）不存在【解析】（1）利用基本不等式得，即，而，等号都是取得，（2）利用基本不等式得，即与矛盾，故不存在试题解析：解：（Ⅰ）由，得，且当时等号成立，故，且当时等号成立，∴的最小值为.（Ⅱ）由，得，又由（Ⅰ）知，二者矛盾，所以不存在，使得成立.【考点】基本不等式【易错点睛】在利用基本不等式求最值时，要特别注意“拆、拼、凑”等技巧，使其满足基本不等式中“正”（即条件要求中字母为正数）、“定”（不等式的另一边必须为定值）、“等”（等号取得的条件）的条件才能应用，否则会出现错误.31.已知x、y满足，那么z=3x+2y的最大值为 .【答案】【解析】由题意得，作出不等式组表示平面区域，如图所示，可得平面区域为一个三角形，当目标函数经过点时，目标函数取得最大值，此时最大值为．【考点】简单的线性规划．32.已知实数x，y满足，则z＝4x＋y的最大值为（）A．10B．2C．8D．0【答案】C【解析】作出可行域，如图内部（含边界），作直线，向上平移直线，增大，当过点时，取最大值8．【考点】简单的线性规划问题．33.若实数满足约束条件，则的最大值为（）A．B．1C．D．【答案】A【解析】因画出不等式组表示的区域如图, 的几何意义是区域内的动点与定点连线的斜率,借助图形不难看出区域内的点与定点连线的斜率最大,最大值为，所以的最大值为,应选A.【考点】线性规划的知识及运用．34.已知，使不等式成立．（1）求满足条件的实数的集合；（2）若，对，不等式恒成立，求的最小值．【答案】（1）；（2）.【解析】（1）运用分类讨论的方法分段求解；（2）借助题设条件及基本不等式求解.试题解析:（1）令，则，由于使不等式成立，有（2）由（1）知，，根据基本不等式，从而，当且仅当时取等号，再根据基本不等式当且仅当时取等号，所以的最小值为6【考点】绝对值不等式、基本不等式及运用．35.设变量满足不等式组则目标函数的最小值是______.【答案】7【解析】不等式组对应的可行域如图，由图可知，，目标函数表示斜率为的一组平行线当目标函数经过图中点时取得最小值.故填：7.【考点】线性规划36.设x，y满足约束条件且的最大值为4，则实数的值为____________.【答案】-4【解析】作出可行域，令得 .结合图象可知目标函数在处取得最大值，代入可得.故本题答案应填.【考点】线性规划.37.已知函数，其中为常数．（1）当时，求不等式的解集；（2）设实数，，满足，若函数的最小值为，证明：．【答案】（1）；（2）证明见解析.【解析】（1）由．再由或或解集为；（2）由当且仅当，即时取等号，，则．解法一：由题设．解法二：由题设，，即，．试题解析：（1）当时，由，得或，即或所以不等式的解集为（2）因为，当且仅当，即时取等号，则．由已知，，则解法一：由题设，则，，解法二：由题设，，据柯西不等式，有，即，所以【考点】1、绝对值不等式；2、重要不等式；3、柯西不等式.38.若满足约束条件,则的最大值为．【答案】【解析】作出可行域，如图内部（含边界），，，表示可行域内点与的连线的斜率，，因此最大值为．【考点】简单线性规划的非线性运用．39.已知变量满足约束条件，目标函数的最大值为10，则实数的值等于（）A．4B．C．2D．8【答案】A【解析】由不等式组可得可行域（如图），当直线经过点时，取得最大值，且由已知，解得.【考点】简单线性规划．【方法点睛】本题主要考查简单线性规划问题，属于基础题.处理此类问题时，首先应明确可行域对应的是封闭区域还是开放区域、分界线是实线还是虚线，其次确定目标函数的几何意义，是求直线的截距、两点间距离的平方、直线的斜率、还是点到直线的距离等等，最后结合图形确定目标函数最值取法、值域范围等.40.已知变量满足约束条件，则的最大值为__________．【答案】1【解析】可行域为一个三角形ABC及其内部，其中，直线过点C时取最大值1.【考点】线性规划【易错点睛】线性规划的实质是把代数问题几何化，即数形结合的思想.需要注意的是：一，准确无误地作出可行域；二，画目标函数所对应的直线时，要注意与约束条件中的直线的斜率进行比较，避免出错；三，一般情况下，目标函数的最大或最小值会在可行域的端点或边界上取得.41.设，则a， b，c的大小关系是（）A．a＞c＞b B．a＞b＞cC．c＞a＞b D．b＞c＞a【答案】A【解析】，考察函数，该函数在上单调递减，，考察函数，该函数在上单调递增，，故选A．【考点】指数函数的单调性与幂函数的单调性．42.若满足约束条件，则当取最大值时，的值为（）A．B．C．D．【答案】D【解析】作出可行域如图中阴影部分所示，的几何意义是:过定点与可行域内的点的直线的斜率，由图可知，当直线过点时，斜率取得最大值，此时的值分别为，所以．故选D．【考点】简单线性规划．43.若，则（）A．B．C．D．【答案】A【解析】因为即，，所以，故选A.【考点】指数函数、对数函数的性质.44.已知实数满足不等式组则的最大值是___________.【答案】6【解析】作出不等式组表示的平面区域，如图所示，由图知当目标函数经过点时取得最大值，即.【考点】简单的线性规划问题.【方法点睛】运用线性规划求解最值时，关键是要搞清楚目标函数所表示的直线的斜率与可行域便捷直线的斜率之间的大小关系，以好确定在哪个端点，目标函数取得最大值；在哪个端点，目标函数取得最小值，正确作出可行域是解答此类问题的前提条件.45.选修4-5：不等式选讲设函数.（1）证明：；（2）若不等式的解集为非空集，求的取值范围.【答案】（1）详见解析；（2）（-1,0）【解析】（1）（当且仅当时取等号）；（2）作出函数的图象，由图像可求出结果.试题解析：解：（1）（当且仅当时取等号）（2）函数的图象如图所示.当时，，依题意：，解得，∴的取值范围是（-1,0）.【考点】1.绝对值不等式；2.基本不等式.46.选修4—5：不等式选讲已知函数.（Ⅰ）解不等式；（Ⅱ）若存在实数，使得，求实数的取值范围.【答案】（I）；（II）.【解析】（I）分，，三种情况讨论，去掉绝对值符号，转化不等式求出解集，取并集即可；（II）移项可得，根据绝对值的几何意义，求出的最大值，即可求得实数的取值范围.试题解析：(I)①当时，，所以②当时，，所以为③当时，，所以综合①②③不等式的解集(II)即由绝对值的几何意义，只需【考点】绝对值不等式的解法和绝对值的几何意义.47.设，满足约束条件则的取值范围为．【答案】【解析】画出可行域如下图所示，由图可知，目标函数在点处取得最小值为，在点处取得最大值为.【考点】线性规划.48.实数满足，则的最大值是（）A．2B．4C．6D．8【答案】B【解析】依题画出可行域如图，可见及内部区域为可行域，令，则为直线在轴上的截距，由图知在点处的最大值是，在最小值是，所以而，所以的最大值是，故选B.【考点】1、可行域的画法；2、最优解的求法.【方法点晴】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.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.49.选修4-5：不等式选讲已知函数.（Ⅰ）若，解不等式；（Ⅱ）若存在实数，使得不等式成立，求实数的取值范围.【答案】（I）（II）【解析】（I）先根据绝对值定义将不等式转化为三个不等式组：，或，或，最后求三个不等式组解集的并集得原不等式的解集（II）先化简不等式为，再利用绝对值三角不等式求最值：，再转化解不等式得实数的取值范围.试题解析：不等式化为，则，或，或，……………………3分解得，所以不等式的解集为.……………………5分（2）不等式等价于，即，由绝对值三角不等式知.……………………8分若存在实数，使得不等式成立，则，解得，所以实数的取值范围是.……………………10分【考点】绝对值三角不等式，绝对值定义【名师】含绝对值不等式的解法有两个基本方法，一是运用零点分区间讨论，二是利用绝对值的几何意义求解.法一是运用分类讨论思想，法二是运用数形结合思想，将绝对值不等式与函数以及不等式恒成立交汇、渗透，解题时强化函数、数形结合与转化化归思想方法的灵活应用，这是命题的新动向.50.选修4-5：不等式选讲已知函数.（1）解不等式；。
热点问题3 不等式(含多元变量)(学生版)
热点问题3 基本不等式(含多元变量)一、填空题1．已知2()log (2)f x x =-，若实数,m n 满足()(2)3f m f n +=，则m n +的最小值为________．2．设实数,x y 满足2210x xy +-=，则22x y +的最小值是________．3．已知y x ,为正实数且满足y x +≤1,则111++y x 的最小值为________．4．若不等式xy x 22+≤)(22y x a +对于一切正数x ，y 恒成立，则实数a 的最小值为________．5．设∈m R ，过定点A 的动直线0x my +=和过定点B 的动直线03=+--m y mx 交于点(,)P x y ，则PB PA ⋅的最大值是________．6．国际上钻石的重量计量单位为克拉．已知某种钻石的价值V 美元与其重量ω克拉的平方成正比， 若把一颗钻石切割成重量分别为m ，n (m ≥n )的两颗钻石，且价值损失的百分率为原有价值－现有价值原有价值×100%(切割中重量损耗不计)，则价值损失的百分率的最大值为________．7．已知0,0>>y x ，且满足y x y x xy 4++=，则y x 4+的最小值为________．8．已知c b a ,,为正实数且满足c b +≥a ，则ba c cb ++的最小值为________．二、解答题9．已知0,0>>y x 且满足8=++y x xy ，求x + y 的最小值．变式1．已知0,0<<y x 且满足8=++y x xy ，求x + y 的取值范围．变式2．已知y x ,0>≥3且满足8=++y x xy ，求x + y 的最小值．10．已知函数22cos )(+-=x x f ，是否存在正整数m ，使得)0()2()(f xmf x f >-对任意的 0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦恒成立? 若存在，求出m 的值，若不存在，说明理由．11．有一座大桥既是交通拥挤地段，又是事故多发地段，为了保证安全，交通部门规定：大桥上 的车距d m 与车速v km/h 和车长l m 的关系满足22l l kv d +=(k 为正的常数)．假定车身长为 4 m ，当车速为60 km/h 时，车距为2.66个车身长．（1）写出车距d m 关于车速v km/h 的函数关系式；（2）应规定怎样的车速，才能使大桥上每小时通过的车辆最多？12． 已知数列{}n a 的前n 项和为n S ，22n n S a =-．（1）求数列{}n a 的通项公式；（2）设2log n n b a =，n c ＝11n n b b +，记数列{}n c 的前n 项和n T ．若对*n ∈N ，n T ≤)4(+n k 恒成立，求实数k 的取值范围．。
高一数学不等式部分经典习题及答案
ab ；⑥若a<b<0,贝贝—>—；cdab3.不等式一．不等式的性质：1■同向不等式可以相加；异向不等式可以相减：若a>b，c>d,则a+c>b+d(若a>b,c<d，则a-c>b-d)，但异向不等式不可以相加；同向不等式不可以相减；2．左右同正不等式：同向的不等式可以相乘，但不能相除；异向不等式可以相除，但不能相乘：若a>b>0,c>d>0,则ac>bd(若a>b>0,0<c<d,则a>—)；3•左右同正不等式：两边可以同时乘方或开方：若a>b>0，则a n>—或%疮>n b;4.若ab>0,a>b,则1<1；若ab<0,a>b,则1>1。
如abab(1) 对于实数a,b,c中，给岀下列命题：①若a>b,则ac2>bc2；②若ac2>bc2,则a>b；③若a<b<0,贝Ua2>ab>b2；④若a<b<0,贝』<—；⑦若c>a>b>0,贝卩a>b；⑧若a>b丄>,则a>0,b<0oc一ac一bab其中正确的命题是(答：②③⑥⑦⑧);(2) __________________________________________________ 已知-1<x+y<1,1<x一y<3，则3x一y的取值围是(答：1<3x-y<7)；c(3) 已知a>b>c，且a+b+c=0,则_的取值围是二.不等式大小比较的常用方法：1.作差：作差后通过分解因式、配方等手段判断差的符号得岀结果2•作商(常用于分数指数幂的代数式)；3•分析法;4. 平方法；答：5. 分子(或分母)有理化；6. 利用函数的单调性；7．寻找中间量或放缩法；8．图象法。
2023年高考数学真题分训练 不等式选讲(含答案含解析)
专题 35 不等式选讲 十年大数据x 全景展示年 份题号考 点考 查 内 容不等式选 讲 2011文理 24绝对值不等式的解法不等式选 讲 2023 文理 24文理 24绝对值不等式的解法，不等式恒成立参数取值范围问题的解法绝对值不等式的解法，不等式恒成立参数取值范围问题的解法多元不等式的证明不等式选 讲 卷 12023不等式选讲 卷 2文理 24卷 1文理 24卷 2文理 24卷 1文理 24卷 2文理 24卷 1 文理 24不等式选讲 根本不等式的应用20232023不等式选讲 绝对值不等式的解法不等式选讲 绝对值不等式的解法，不等式恒成立参数取值范围问题的解法不等式的证明不等式选讲 不等式选讲 分段函数的图像，绝对值不等式的解法绝对值不等式的解法，绝对值不等式的证明绝对值不等式的解法，不等式恒成立参数取值范围问题的解法绝对值不等式的解法，不等式恒成立参数取值范围问题的解法不等式的证明不等式选 讲 2023 卷 2 文理 24卷 3 文理 24 不等式选 讲 不等式选讲 卷 1 文理 23不等式选 讲 2023 卷 2 文理 23不等式选讲 卷 3文理 23 绝对值不等式的解法，绝对值不等式解集非空的参数取值范围问题 绝对值不等式的解法，不等式恒成立参数取值范围问题的解法2023卷 1文理 23不等式选讲不等式选讲卷2 文理23卷3 文理23 绝对值不等式的解法，不等式恒成立参数取值范围问题的解法绝对值函数的图象，不等式恒成立参数最值问题的解法三元条件不等式的证明不等式选讲不等式选讲2023 卷1 文理23卷2 文理23 不等式选讲绝对值不等式的解法，不等式恒成立参数取值范围问题的解法三元条件最值问题的解法，三元条件不等式的证明绝对值函数的图像，绝对值不等式的解法不等式选讲卷3 文理23不等式选讲卷1 文理23不等式选讲2023 卷2 文理23卷3 文理23 绝对值不等式的解法，不等式恒成立参数取值范围问题的解法三元条件不等式的证明不等式选讲大数据分析x预测高考出现频率考点2023 年预测考点120 绝对值不等式的求解23 次考4 次2023 年主要考查绝对值不等式的解法、绝对值考点121 含绝对值不等式的恒成立问题23 次考12 次不等式的证明，不等式恒成立参数取值范围问题的解法等．考点122 不等式的证明23 次考7 次十年真题分类x探求规律考点120绝对值不等式的求解f x 3x 1 2 x 11．(2023 全国Ⅰ文理22)已知函数．y f x(1)画出的图像；(2)求不等式 f x f x 1 的解集．x 1 x 3,1 x 1 ，作出图像，如下图： f x5x 1, （解析）(1)∵ 31 x 3, x3 (2)将函数的图像向左平移1个单位，可得函数f x 1的图像，如下图：f x 7 76x 3 5 x 1 1, x ，∴不等式的解集为 ．由 ，解得 62．(2023 江苏 23)设 x R ，解不等式2 | x 1| | x | 4 ．2 32, （答案）（思路导引）依据绝对值定义化为三个不等式组，解得结果．x 1 1 x 0 x 0或（解析） 或 ， 2x 2 x 4 2x 2 x 4 2x 2 x 4222 x 1或 1 x 0或0 x 2, ，∴解集为 ．33 3．(2023 全国 I 文理)已知函数 f (x ) | x 1| | 2x 3|．(I)在图中画出 y f (x ) 的图像； (II)求不等式| f (x ) | 1的解集．（解析）(1)如下图：4，x ≤ 1 x3 2， f x 1．(2) f x 3x 2， 1 x 3 24 x ，x ≥当 x ≤ 1， x 4 1，解得 x 5 或 x 3 ，∴x ≤ 1；31 3 1 3 3 2当 1 x ， 3x 2 1，解得 x 1或 x，∴ 1 x 或1 x ； 2 3 3当 x ≥ ， 4 x 1，解得 x 5 或 x 3 ，∴ ≤x 3或 x 5 ．2 2 11 ， ，， ．综上， x 或1 x 3 或 x 5 ， f x∴，解集为 1 1 3 5 3 31 4．(2023 全国 II 文理)设函数 f x = x x a (a 0)a(Ⅰ)证明： f x ≥2；(Ⅱ)假设 f 3 5，求a 的取值范围．11 1 （解析）(I)由a 0，有 f (x ) x x a x (x a ) a 2，∴ f (x ) ≥2．a a a1 (Ⅱ) f (3) 3 3 a ．a15 21当时a ＞3 时， f (3) = a ，由 f (3) ＜5 得 3＜ ＜ a； a 21 1 5当 0＜a ≤3 时， f (3) = 6 a ，由 f (3) ＜5 得＜a ≤3． a 21 5 5 21综上：a 的取值范围是(， )． 2 25．(2011 新课标文理)设函数 f (x ) x a 3x ，其中 f (x ) 3x 2的解集；a 0 ．(Ⅰ)当a 1时，求不等式(Ⅱ)假设不等式 f (x ) 0的解集为 x | x f (x ) 3x 2可化为| x 1| 2，由此可得 x 3 或 x 11，求 a 的值．（解析）(Ⅰ)当a 1时， ．故不等式 f (x ) 3x 2的解集为（x | x 3或 x 1）．x a ( Ⅱ) 由 f (x ) 0 得 x a 3x 0 ，此不等式化为不等式组 x aa x 3x 0 或， x a 3x 0x ≥a x ≤ax |x ，由题设可得 a =1，故a 2a 即 a 或 x ≤ 4 a ，因为a 0 ，∴不等式组的解集为 ． x ≤ 2 2 2 考点 121 含绝对值不等式的恒成立问题6．(2023 全国Ⅱ文理 22)已知函数 f x x 2 x 2a 1 ．a (1)当a 2时，求不等式 f x 4 的解集； (2)假设 f x 4 ，求a 的取值范围．3 2 11 2 x xx ；(2) , 1 3,．（答案）(1) 或 （思路导引）(1)分别在x 3、3 x 4和 x 4三种情况下解不等式求得结果；2(2)利用绝对值三角不等式可得到 f x a 1 ，由此构造不等式求得结果． f x x 4 x 3（解析）(1)当a 2时，．3 x 当x 3时， f x 4 x 3 x 7 2x 4 ，解得： ，无解； ； ； 2f x 4 x x 3 1 4当3 x 4时， 112f x x 4 x 3 2x 7 4 当 x 4 时， x ，解得：4的解集为 3 2 112 f xx 或 x x ． 综上所述： 2f x x a 2 x 2a 1 x a 2 x 2a 1 a 2 2a 1 a 1 (当且仅当 (2) 2a 1 x a 2 时取等号)， a 1 2，解得：a 1或a 3， a 的取值范围为 , 1 3, ． 47．(2023 全国 II 文理 23)选修 4-5：不等式选讲](10 分) f (x ) | x a | x | x 2 | (x a ). 已知 (1)当a 1时，求不等式 f (x ) 0 的解集； x ( ,1) 时， f (x ) 0a，求 的取值范围．(2)假设（解析）(1)当 a=1 时， f (x )=|x 1| x +|x 2|(x 1) ．当 x 1时， f (x ) 2(x 1) 0 ；当 x 1时， f (x ) 0，∴不等式 f (x ) 0的解集为( ,1)．2(2)因为 f (a )=0 ，∴a 1．当a 1， x ( ,1) 时， f (x )=(a x ) x +(2 x )(x a )=2(a x )(x 1)<0 ∴a 的取值范围是1, ) ． 8．(2023 全国Ⅰ文理)已知 f (x ) | x 1| | ax 1|．(1)当a 1时，求不等式 f (x ) 1的解集；(2)假设x (0,1)时不等式 f (x ) xa成立，求 的取值范围．2, x ≤ 1,（解析）(1)当a 1时， f (x ) | x 1| | x 1|f (x ) 2x , 1 x 1, ，即2, x ≥1.1 故不等式f (x ) 1的解集为（x | x ） ．2(2)当 x (0,1)时| x 1| | ax 1| x 成立等价于当 x (0,1)时| ax 1| 1成立． 假设a ≤0，则当 x (0,1)时| ax 1|≥1；2 2，假设a 0 | ax 1| 1的解集为 (0, 2． 0 x，∴ ≥1，故0 a ≤2． a aa综上， 的取值范围为9．(2023 全国Ⅱ文理)设函数 f (x ) 5 | x a | | x 2 |． (1)当a 1时，求不等式 f (x )≥0 的解集； (2)假设 f (x )≤1，求a 的取值范围．2x 4, x ≤ 1,（解析）(1)当a 1时， f (x ) 2, 1 x ≤2,2x 6, x 2.可得 f (x )≥0 的解集为（x | 2≤ x ≤3）． (2) f (x )≤1等价于| x a | | x 2 |≥4．而| x a | | x 2 |≥| a 2 | ，且当 x 2时等号成立．故 f (x )≤1等价于| a 2 |≥4． 由| a 2 |≥4可得a ≤ 6或a ≥2，∴a 的取值范围是( , 6] 2, )． 10．(2023 全国Ⅲ文理)设函数 f (x ) | 2x 1| | x 1| ． (1)画出 y f (x ) 的图像；(2)当x 0, )时，f(x)≤ax b，求a b的最小值．13x, x ,21f(x) x 2, ≤x 1,（解析）(1)23x, x≥1.y f(x) 的图像如下图．(2)由(1)知，y f(x) 的图像与y轴交点的纵坐标为2，且各局部所在直线斜率的最大值为3，故当且仅当a≥3且b≥2 时，f(x)≤ax b在0, ) 成立，因此a b的最小值为5．211．(2023 江苏)假设x，y，z为实数，且x 2y 2z 6，求x2 y z2 的最小值．（解析）由柯西不等式，得(x 2y 2 z 2 )(1 22 2 2 2)≥(x 2y 2z ) ．2x y z 2 4 4 因为 x 2y 2z =6 ，∴ x2y 2 z 2 ≥4，当且仅当 时，不等式取等号，此时 x ，y ，z ，1 2 2 3 3 3∴ x 2 y 2 z 的最小值为 4．2 f (x ) x ax 4 ， g (x ) | x 1| | x 1|．212．(2023 全国Ⅰ文理)已知函数 (1)当a 1时，求不等式 f (x )≥ g (x ) 的解集；(2)假设不等式 f (x )≥ g (x ) 的解集包含 1,1]，求a 的取值范围． （解析）(1)当a 1时，不等式 f (x )≥ g (x ) 等价于 2x x | x 1| | x 1| 4 ≤0 ．①当 x 1时，①式化为2x 3x 4≤0 ，无解；当 1≤x ≤1时，①式化为 x 2x 2≤0，从而 1≤x ≤1；1 17当 x 1时，①式化为 x 2x 4≤0 ，从而1 x ≤，∴ f (x )≥ g (x ) 的解集为 21 17（x | 1 x ≤）． 2(2)当 x 1,1]时， g (x ) 2 ，∴ f (x )≥ g (x ) 的解集包含 1,1]，等价于当 x 1,1]时 f (x )≥2 ． 又 f (x ) 在 1,1]的最小值必为 f ( 1)与 f (1)之一，∴ f ( 1)≥2且 f (1)≥2，得 1≤a ≤1，∴a 的取 值范围为 1,1]．13．(2023 全国Ⅲ文理)已知函数 f (x ) | x 1| | x 2 |． (1)求不等式 f (x )≥1的解集；f (x )≥x x m 的解集非空，求m 的取值范围．2(2)假设不等式 3, x 1（解析）(1) f (x ) 2x 1, 1≤x ≤2 ，3, x 2当 x 1时， f x ≥1无解；当 1≤x ≤2时，由 f x ≥1得，2x 1≥1，解得1≤ ≤2；x 当 x ＞2时，由 f x ≥1解得 ＞2． x∴ f x ≥1的解集为 x x ≥1 ．x m 得m ≤ x 1 x 2 x(2)由 f x ≥ x 2 2x ，而23 5 5 x 1 x 2 x 2x ≤ x +1+ x 2 x 2x =- x - + ≤ ，2 4 4355 4且当 x 时， x 1 x 2 x 2x = ，故 m 的取值范围为 - ， ． 2 4 14．(2023 全国 III 文理)已知函数 f (x ) | 2x a | a (Ⅰ)当 a=2 时，求不等式 f (x )≤6 的解集；(Ⅱ)设函数 g (x ) | 2x 1| ，当 x R 时， f (x ) g (x )≥3，求 a 的取值范围． （解析）(Ⅰ)当a 2时， f (x ) | 2x 2 | 2．解不等式| 2x 2 | 2 6 ，得 1 x 3，因此 f (x ) 6的解集为（x | 1 x 3）． (Ⅱ)当 x R 时， f (x ) g (x ) | 2x a | a |1 2x |1| 2x a 1 2x | a |1 a | a ，当 x 时等号成立，2∴当 x R 时， f (x ) g (x ) 3等价于|1 a | a 3． ① 当a 1时，①等价于1 a a 3 ，无解． 当a 1时，①等价于a 1 a 3 ，解得a 2 ． ∴a 的取值范围是2, ) ．15．(201 5 全国 I 文理)已知函数 f (x ) | x 1| 2 | x a | ，a 0． (Ⅰ)当a 1时，求不等式 f (x ) 1的解集；(Ⅱ)假设 f (x ) 的图像与 x 轴围成的三角形面积大于 6，求a 的取值范围． （解析）(Ⅰ)当a 1时，不等式 f (x ) 1化为| x 1| 2 | x 1| 1 0， 当 x ≤ 1时，不等式化为 x 4 0，无解；2 当 1 x 1时，不等式化为3x 2 0 ，解得 x 1； 3当 x ≥1时，不等式化为 x 2 0，解得1≤x 2． 2 ∴ f (x ) 1的解集为（x | x 2）．3x 1 2a , x 1 (Ⅱ)有题设可得， f (x ) 3x 1 2a , 1≤ x ≤a ，∴函数 f (x ) 图象与 x 轴围成的三角形的三个顶点分别x 1 2a , x a2a 1 2 2 3, 0), B (2a 1, 0),C (a ,a 1) ， (a 1) 6 ，故a 2．∴ 2 为 A ( ABC 的面积为 (a 1) 2 ．有题设得 3 3 a 的取值范围为(2, ) ．1 116．(2023 全国 I 文理)假设a 0,b 0 ，且 ab ．a b a 3 b 3 的最小值；(Ⅰ)求 (Ⅱ)是否存在a ,b ，使得2a 3b 6？并说明理由．1 1 （解析）(I)由 ab a b 2，得ab 2 ，且当a b 2 时取等号．ab 故a ∴a 3 3 b 3 2 a 3 b 3 4 2 ，且当a b 2 时取等号．b 3 的 最小值为4 2 ．(II)由(I)知，2a 3b 2 6 ab 4 3 ．由于4 3 6 ，从而不存在a ,b ，使得2a 3b 6 ．f (x ) | 2x 1| | 2x a |g (x ) x 3 ．16．(2023 全国 I 文理)已知函数 = ， = a f (x ) ＜ g (x ) (Ⅰ)当 =-2 时，求不等式 的解集；a 1 2 a x ，求 的取值范围．f (x ) ≤g (x ) a(Ⅱ)设 ＞-1，且当 ∈ ， )时， 2 a =f (x ) ＜g (x ) 化为| 2x 1| | 2x 2 | x 3 0 ，（解析）(Ⅰ)当 2时，不等式 125x , x 1 x 1，设函数 y =| 2x 1| | 2x 2 | x 3 y x 2, ， = 23x 6, x 1x (0, 2) y时， ＜0， 其图像如下图，从图像可知，当且仅当∴原不等式解集是（x | 0 x 2） ． a 1 2x f (x ) =1 a f (x ) ≤ g (x ) 化为1 a ≤x 3， (Ⅱ)当 ∈ ， )时， ，不等式 2a 1 a 4 ∴ x ≥a 2 对 ∈ x ， )都成立，故 ≥a 2 ，即a ≤ ， 2 2 2 34 3a 1， ∴ 的取值范围为( ]． 17．(2023 新课标文理)已知函数 f (x ) | x a | | x 2 | ．(Ⅰ)当a 3|时，求不等式 f (x ) 3的解集；(Ⅱ)假设 f (x ) | x 4 | 的解集包含1,2]，求a 的取值范围．（解析）(1)当a 3时， f (x ) 3 x 3 x 2 3 x 2 2 x 3 x 3 x 3 x 2 33或 3 x x 2 3 或 3 x 2 x x 1或 x 4．(2)原命题 f (x ) x 4 在1, 2]上恒成立x a 2 x 4 x 在1, 2]上恒成立2 x a 2 x 在1, 2]上恒成立3 a 0．考点 122 不等式的证明18．(2023 全国Ⅲ文理 23)设a , b , c R , a b c 0 , abc 1．(1)证明：ab bc ca 0 ；(2)用max a , b , c 表示a , b , c 的最大值，证明：max a , b , c 4 ．3 （答案）(1)证明见解析(2)证明见解析．（思路导引）(1)依据题设条件a b c 0,两边平方，再利用均值不等式证明即可；max （a ,b ,c ） a ，由题意得出a 0,b ,c 0 (2)思路一：不妨设 ，2 b c b 2 c 2 2bc 由a3 a 2 a ，结合根本不等式，即可得出证明． bc bc思路二：假设出a ,b ,c 中最大值，依据反证法与根本不等式推出矛盾，即可得出结论． （解析）(1)证明：0,a b c a b c 2 0. a 2 b 2 c 2 2ab 2ac 2ca 0, 即2ab 2bc 2ca a2 b 2 c 2 2ab 2bc 2ca 0, ab bc ca 0.(2)证法一：不妨设max （a ,b ,c ） a ，由a b c 0,abc 1可知，a 0,b 0,c 0 ，1 2 b c 2bc 2bc 2bc b c 2 2 a b c ,a ， a 3 a 2 a ， 4 bc bc bc bc当且仅当b c 时，取等号， a，即max （a ,b ,c ） 4 ． 3 3 4 11 3 , a b c 3 4, 而 证法二：不妨设a b 0 c 4 ，则ab c 3 42 13 214 矛盾，∴命题得证．3 4 a b 2 ab 3 6 4 19．(2023 全国 I 文理 2 3)已知 a ，b ，c 为正数，且满足 abc=1．证明：1 1 1a ab c2 b 2 c 2 (1) (2) ； (a b ) (b c )3 3 (c a ) b 2ab ,b ab bc ca 3 24 ．（解析）(1)因为a 2 2 2 c2 2bc ,c 2 a 2 2ac ，又abc 1， 1 1 1 1 ab bc ca 1 1 故有a 2 b 2 c 2 ，∴ a 2 b c 2 ．2 abc a b c a b c (2)因为a , b , c 为正数且abc 1，故有(a b ) (b c ) (c a ) 3 (a b ) 3 (2 ab ) (2 bc ) (2 ac ) =24．(b c ) (c a ) 24．3 3 3 3 3 (b c ) 3 (a c ) =3(a +b )(b +c )(a +c ) 3 ∴(a b ) 3 3 3x , y , z R ，且 x y z 1．20．(2023 全国 III 文理 23)设 (x 1) 2 (y 1) 2 (z 1)2 的最小值； (1)求 (2)假设 1(x 2) 2 (y 1) 2 (z a ) 2 成立，证明：a 3 或a 1 ．3 （解析）(1)由于(x 1) (y 1) (z 1)] 2 (x 1) 2 (y 1) 2 (z 1) 2(x 1)(y 1) (y 1)(z 1) (z 1)(x 1)]2 3 (x 1) 2 (y 1) 2 (z 1) 2， 4 35 1 z 1 故由已知得(x 1) 2 (y 1) 2 (z 1) 2 ，当且仅当x= ，y=– ， 时等号成立． 3 3 3 4 ∴(x 1) (2)由于(x 2) (y 1) (z a )] (x 2) (y 1) (z a ) 2(x 2)(y 1) (y 1)(z a ) (z a )(x 2)] 2 (y 1) 2 (z 1)2 的最小值为 ． 322 2 23 (x 2)2 (y 1) 2 (z a ) 2 ， (2 a ) 2 4 a 1 a 2a 2 故由已知(x 2) 2 2 (y 1) 2 (z a ) 2，当且仅当 x y z ， ， 时等号成 3 3 3 3 (2 a ) 2 立，因此(x 2) (y 1) 2 (z a )2 的最小值为． 3 (2 a ) 2 1 ，解得a 3 或a 1． 由题设知 3 321．(2023 全国Ⅱ文理)已知a 0，b 0， a3 b 2 ，证明： 34 ； (1) a b a b(2) a b 2．（解析）(1)(a b )(a 5 524．5 b 5 ) a6 2 ab 5 a 5 b b 6 (a 3 b 3 ) 2 2a 3 b 3 ab (a 4 b 4 ) 4 ab a 2 b 2 3(a b ) 2 3(a b ) 3 (a b ) 3 a 3 3a 2 b 3ab b 3 2 3ab (a b ) 2 (a b ) 2 ， (2)∵ 4 4∴(a b ) 8 ，因此a b 2． 3 22．(2023 江苏)已知a ，b ，c ，d 为实数，且 a 2 b2 4 ，c 2 d 16 ，证明ac bd 8． 2（解析）证明：由柯西不等式可得：(ac bd ) 2 ≤(a 2 b 2 )(c 2 d 2 ) ， 因为a 2 b 2 4,c 2 d 2 16, ∴(ac bd ) 2 ≤64 ，因此 ac bd 8．≤ 1 1 2 x ，M 为不等式 f x 2的解集．23．(2023 全国 II 文理)已知函数 f x x 2 (I)求 M ；(II)证明：当 a ，b M 时， a b 1 ab ． 1 f x x x 2x 1 1 ，假设 1 x 1 （解析）(I)当 x 时， ； 2 2 2 21 1 1 1 当 ≤ x ≤ 时， f x x x 12 恒成立；2 2 2 2 1 1 当 x 时， f x 2x ，假设 f x 2， < x 1． 22 综上可得，Mx | 1 x 1．， ， 时，有 a (Ⅱ)当a b 1 1 2 1 b 2 1 0 ，即a 2 b 2 1 a 2 b ， 2 2 b 2 2ab 1 a 2 2ab b 2 ，则 ab 1 2 a b ，即 a b ab 1 ，证毕． 2则a 24．(2023 全国 II 文理)设a ,b ,c ,d 均为正数，且a b c d ，证明： (Ⅰ)假设ab > cd ，则 a b c d ；(Ⅱ) a b c d 是| a b | | c d | 的充要条件． （解析）(Ⅰ)∵( a b ) 由题设a b c d ，ab cd 得( a b ) (ab ) (cd )2 ，即(a b ) 因为a b c d ，∴ab cd ，由(Ⅰ) 得 a b c d ． ( a b ) ( c d )2 ，即a b 2 ab c d 2 cd ． (a b ) 4ab (c d ) 4cd (c d )2 ． 2 a b 2 ab ，( c d ) ( c d )2 ，因此 a b c d ．4ab (c d ) 4cd ． 2 c d 2 cd ，2 (Ⅱ)(ⅰ)假设| a b | | c d |，则 2 2 2 (ⅱ)假设 a b c d ， 则 因为a +b =c +d ，∴ab >cd ，于是(a b )因此| a b | | c d |．综上 a b c d 是| a b | | c d |的充要条件．a ,b ,c 2 2 2 2 25．(2023 全国 II 文理)设 均为正数，且 a b c 1，证明：1 3ab bc ca (Ⅰ) ； a 2 b 2 c 2 (Ⅱ) 1． b c a（解析）(Ⅰ) a 2 b 2 2ab ,b 2 c 2 2bc ,c 2 a 2 2ca 得a 2 b 2 c ab bc ca ，2 由题设得 a b c2 2 2 2 1，即a bc 2ab 2bc 2ca 1， 1 ∴3 ab bc ca 1，即ab bc ca． 3a 2b 2c 2 a 2 b 2 c 2 (Ⅱ)∵ b 2a , c 2b , a 2c ，∴ (a b c ) 2(a b c ) ， b c a b c aa 2b 2c 2 a 2 b 2 c 2 即 a b c ，∴ 1． b c a b c a。
柯西不等式、反柯西不等式与权方和不等式(十一大题型)(解析版)
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~不等式柯西不等式、反柯西不等式与权方和不等式目录1方法技巧与总结 12题型归纳与总结 2题型一:柯西不等式之直接套公式型 2题型二:柯西不等式之根式下有正负型 3题型三:柯西不等式之高次定求低次型 4题型四:柯西不等式之低次定求高次型 5题型五:柯西不等式之整式与分式型 6题型六:柯西不等式之多变量型 7题型七:柯西不等式之三角函数型 8题型八:Aczel 不等式 9题型九:权方和不等式之整式与分式综合型 10题型十:权方和不等式之三角函数型 11题型十一:权方和不等式之杂合型 123过关测试 131方法技巧与总结1、柯西不等式(Cauchy 不等式)(1)二元柯西不等式：对于任意的a ,b ,c ,d ∈R ，都有(ac +bd )2≤(a 2+b 2)(c 2+d 2)．(2)n 元柯西不等式：(a 21+a 22+⋯+a 2n )(b 21+b 22+⋯+b 2n )≥(a 1b 1+a 2b 2+⋯+a n b n )2，取等条件：a i =λb i 或b i =λa i (i =1,2,⋯,n )．2、Aczel 不等式(反柯西不等式)设a 1,a 2,⋯,a n ；b 1,b 2,⋯,b n 均为实数，a 21-a 22-⋯-a 2n >0或b 21-b 22-⋯-b 2n >0，则有(a 21-a 22-⋯-a 2n )(b 21-b 22-⋯-b 2n )≤(a 1b 1-a 2b 2-⋯-a n b n )2．当且仅当a k ，b k 成比例时取等．3、权方和不等式(1)二维形式的权方和不等式对于任意的a ,b ,x ,y >0，都有a 2x +b 2y ≥(a +b )2x +y ．当且仅当a x =by时，等号成立．(2)一般形式的权方和不等式若a i >0，b i >0，m >0，则a m +11b m 1+a m +12b m 2+⋯+a m +1nb m n ≥(a 1+a 2+⋯a n )m +1(b 1+b 2+⋯b n )m，当a i =λb i 时等号成立．2题型归纳与总结题型一:柯西不等式之直接套公式型1已知x ,y ,z ∈R +且x +y +z =1则x 2+y 2+z 2的最小值是()A.1B.13C.23D.2【答案】B【解析】由柯西不等式可得：x 2+y 2+z 2 ×12+12+12 ≥x +y +z 2=1，即3x 2+y 2+z 2 ≥1所以x 2+y 2+z 2≥13，当且仅当x =y =z x +y +z =1 即x =y =z =13时取等号，故x 2+y 2+z 2的最小值为13，故选：B ．2若a 21+a 22+⋯+a 2n =8，则a 1a 2+a 2a 3+a 3a 4+⋯+a n -1a n +a n a 1的最小值为()A.25B.8C.-8D.-25【答案】C【解析】由柯西不等式，得(a 21+a 22+⋯+a 2n -1+a 2n )(a 22+a 23+⋯+a 2n +a 21)≥(a 1a 2+a 2a 3+⋯+a n -1a n +a n a 1)2，∴(a 1a 2+a 2a 3+⋯+a n -1a n +a n a 1)2≤8×8，∴-8≤a 1a 2+a 2a 3+a 3a 4+⋯+a n -1a n +a n a 1≤8，当a 1a 2=a 2a 3=a 3a 4=⋯=a n -1a n =a n a 1=-1且a 21+a 22+⋯+a 2n =8时，即a 1 =a 2 =a 3 =⋯=a n -1 =a n =22nn，且a 1,a 3,a 5,⋯与a 2,a 4,a 6,⋯异号时，a 1a 2+a 2a 3+a 3a 4+⋯+a n -1a n +a n a 1=-8，则a 1a 2+a 2a 3+a 3a 4+⋯+a n -1a n +a n a 1的最小值为-8.选：C .3已知a ，b ，c ∈R ，满足a +2 2+b 2+c +1 2=12，则a +b +c 的最大值为()A.2B.3C.4D.6【答案】B【解析】设a +2=w ，b =v ，c +1=u ，可得w 2+v 2+u 2=12，所以a +b +c =w +v +u -3．因为w +v +u 2≤12+12+12 w 2+v 2+u 2 =36，所以-6≤w +v +u ≤6，当且仅当w =v =u =2，w +v +u 取得最大值6，此时a +2=b =c +1=2，所以a +b +c 的最大值为6-3=3．故选：B4(2024·高三·山东青岛·期中)柯西不等式(Caulhy -Schwarz Lnequality )是法国数学家柯西与德国数学家施瓦茨分别独立发现的，它在数学分析中有广泛的应用.现给出一个二维柯西不等式：a 2+b 2c 2+d 2≥ac +bd 2，当且仅当a c =b d时等号成立.根据柯西不等式可以得知函数f x =34-3x +3x -2的最大值为()A.25 B.23 C.12 D.20【答案】A 【解析】由4-3x ≥03x -2≥0，解得23≤x ≤43，所以函数f x 的定义域为23,43，由柯西不等式得，f x =34-3x +3x -2≤32+12 4-3x +3x -2=25，当且仅当34-3x=13x -2，即x =1115时等号成立，所以f x 的最大值为25.故选：A .5柯西不等式是数学家柯西(Cauchy )在研究数学分析中的“流数”问题时得到的一个重要不等式,而柯西不等式的二维形式是同学们可以利用向量工具得到的:已知向量a =x 1,y 1 ,b =x 2,y 2 ,由a ⋅b≤a b 得到(x 1x 2+y 1y 2)2≤(x 21+y 21)(x 22+y 22),当且仅当x 1y 2=x 2y 1时取等号.现已知a ≥0,b ≥0,a +b =5,则2a +2+b +3的最大值为()A.18B.9C.23D.33【答案】D【解析】因为(x 1x 2+y 1y 2)2≤(x 21+y 21)(x 22+y 22),令x 1=2,y 1=1,x 2=a +1,y 2=b +3,又a ≥0,b ≥0,a +b =5,所以2a +2+b +3 2=2⋅a +1+1⋅b +3 2≤2 2+12 ⋅a +1+b +3 =27,当且仅当2⋅b +3=1⋅a +1即a =5,b =0时等号成立,即2a +2+b +3≤33,故选:D .6(2024·浙江·模拟预测)已知x >0，y ∈R ，且x 2+xy -x +5y =30，则2-x +30-3y 的最大值为()A.3 B.6C.26D.32【答案】C【解析】由x 2+xy -x +5y =30可得x 2-x -30+xy +5y =0，即x +5 x +y -6 =0.由x >0可知x +y =6，所以2-x +30-3y =2-x +12+3x =2-x +3⋅4+x .由x >0，2-x ≥0可得0<x ≤2，由柯西不等式得2-x +3⋅4+x 2≤12+3 2⋅2-x 2+4+x 2=24，所以2-x +3⋅4+x ≤26，当4+x3=2-x 1即x =12时，取等号.所以2-x +30-3y 的最大值为26.故选：C .7设a ，b ，c 为正数，且a 2+b 2+c 2=1，则a (a +b +c )的最大值为()A.3+12B.2+12C.32D.22【答案】A【解析】解法一根据题意，有a (a +b +c )≤a 2+λa 2+1λb 22+μa 2+1μc 22=1+λ2+μ2 a 2+12λb 2+12μc 2，其中λ,μ>0，令1+λ2+μ2=12λ=12μ，解得λ=μ=3-12，于是a (a +b +c )≤12λa 2+b 2+c 2 =3+12，等号当a :b :c =(3+1):2:2时取得，因此所求最大值为3+12．解法二令a =cos φ,b =sin φsin θ,c =sin φcos θ，其中0≤φ≤π,0≤θ<2π，则a (a +b +c )=cos 2φ+sin φcos φ(sin θ+cos θ)≤cos 2φ+2sin φcos φ=22sin2φ+12cos2φ+12≤3+12，等号当a :b :c =(3+1):2:2时取得，因此所求最大值为3+12．解法三根据题意，有a (a +b +c )≤a a +2b 2+c 2 =a 2+2a 21-a 2 =a 2-12 2+2⋅14-a 2-12 2+12≤3+12，等号当b 2=c 2，且14a 2-12 2=2a 2-12 2即a :b :c =(3+1):2:2时取得，因此所求最大值为3+12．故选：A .8(2024·全国·模拟预测)柯西不等式最初是由大数学家柯西(Cauchy )在研究数学分析中的“流数”问题时得到的.而后来有两位数学家Buniakowsky 和Schwarz 彼此独立地在积分学中推而广之，才能将这一不等式应用到近乎完善的地步.该不等式的三元形式如下：对实数 a 1,a 2,a 3 和 b 1,b 2,b 3 ，有a 21+a 22+a 23 b 21+b 22+b 23 ≥a 1b 1+a 2b 2+a 3b 3 2等号成立当且仅当a 1b 1=a 2b 2=a 3b 3已知 x 2+y 2+z 2=14 ，请你用柯西不等式，求出 x +2y +3z 的最大值是()A.14B.12C.10D.8【答案】A【解析】由题干中柯西不等式可得x +2y +3z 2≤x 2+y 2+z 2 12+22+32 =14×14=196，所以x +2y +3z 的最大值为14，当且仅当x =1,y =2,z =3时取等号.故选：A9已知实数a i i =1,2,3,4,5 满足(a 1-a 2)2+(a 2-a 3)2+(a 3-a 4)2+(a 4-a 5)2=1，则a 1-2a 2-a 3+2a 5的最大值是()A.22B.25C.5D.10【答案】D【解析】设c =a 1-a 2,b =a 2-a 3,c =a 3-a 4,d =a 4-a 5，则条件为a 2+b 2+c 2+d 2=1，所以a 1-2a 2-a 3+2a 5=a -b -2c -2d ≤12+-1 2+-2 2+-2 2⋅a 2+b 2+c 2+d 2=10，等号当a 1=b -1=c-2=d -2且a >0时取得，因此所求代数式的最大值为10．故选：D10若实数a ，b ，c ，d 满足ab +bc +cd +da =1，则a 2+2b 2+3c 2+4d 2的最小值为()A.1B.2C.3D.以上答案都不对【答案】B【解析】根据题意，有ab +bc +cd +da =1⇒(a +c )(b +d )=1，而a 2+3c 2 1+13 ≥a +c 2，当且仅从a =3c 时等号成立.同理2b 2+4d 2 12+14≥b +d 2，当且仅当2b =4d 式等号成立，记题中代数式为M ，于是M =a 2+3c 2 +2b 2+4d 2≥(a +c )21+13+(b +d )212+14=34(a +c )2+43(b +d )2≥2(a +c )(b +d )=2，等号当a c =3,b d =2,a +c b +d =43,⇒a :b :c :d =3:2:1:1时取得，因此所求代数式的最小值为2．故选：B .11已知空间向量OA =1,12,0 ,OB =1,2,0 ,OC =0,1,12，OP =xOA +yOB +zOC ，且x +2y +z =2，则OP的最小值为()A.2B.3C.2D.4【答案】B【解析】因为OP =xOA +yOB +zOC =x 1,12,0 +y 1,2,0 +z 0,1,12=x +y ,12x +2y +z ,12z ，所以OP 2=x +y 2+12x +2y +z 2+12z 2=13x +y 2+12x +2y +z 2+12z 2 1+1+1 ≥13x +y +12x +2y +z +12z 2=1332x +3y +32z 2=34x +2y +z 2=3，当且仅当x +y =12x +2y +z =12z 时等号成立，即x =2,y =-1,z =2时等号成立.所以OP ≥3，所以OP 的最小值为3.故选：B12已知a ，b ，c 为实数，且a +b +c =5，则a 2+2b 2+c 2的最小值为()A.5B.1C.2D.52【答案】C【解析】由三维柯西不等式：a 12+a 22+a 32b 12+b 22+b 32 ≥a 1b 1+a 2b 2+a 2b 2 2当且仅当a 1b 1=a 2b 2=a 3b 3时取等,所以12+222+12 a 2+2b 2+c 2 ≥1×a +22×2b +c ×1 2=a +b +c 2=5所以a 2+2b 2+c 2≥552=2，当且仅当a 1=2b 22=c1时取等,所以a 2+2b 2+c 2的最小值为：2故选：C题型五:柯西不等式之整式与分式型13(2024·高三·浙江台州·期末)已知正实数a ,b 满足a +2b =1，则a 4b+32b 4a 的最小值为．【答案】12/0.5【解析】由柯西不等式a 4b +32b 4a =a 4b+32b 4a (2b +a )≥(2a 2+42b 2)2=2(a 2+4b 2)2而a 2+4b 2=12(a 2+4b 2)(1+1)≥12(a +2b )2=12，所以a 4b+32b 4a ≥2a 2+4b 2 2≥12，a =12,b =14时等号成立，故答案为：12.14已知a 、b 、c ∈R +，且满足a +2b +3c =1，则1a +12b+13c 的最小值为.【答案】9【解析】因为a 、b 、c ∈R +，且满足a +2b +3c =1，所以，1a +12b+13c =a +2b +3c 1a +12b +13c ≥a a +2b 2b +3c 3c 2=9，当且仅当a =2b =3c =13时，等号成立，故1a +12b+13c 的最小值为9.故答案为：9.15已知a ,b ,c ∈(0,1)，且ab +bc +ac =1，则11-a +11-b+11-c 的最小值为()A.3-32B.9-32C.6-32D.9+332【答案】D【解析】因为a ,b ,c ∈(0,1)且ab +bc +ac =1，∴(a +b +c )2≥3(ab +bc +ca )=3，∴a +b +c ≥3，因为11-a +11-b +11-c(1-a +1-b +1-c )≥1+1+1 2所以11-a +11-b +11-c ≥9(1-a +1-b +1-c )≥93-3=9+332，当且仅当a =b =c =33时，11-a +11-b+11-c 的最小值为9+332.故选：D .题型六:柯西不等式之多变量型16已知x ,y ,z >0且x +y +z =1，a ，b ，c 为常数，则a 2x +b 2y +c 2z的最小值为()A.a 2+b 2+c 2B.3a 2+b 2+c 2C.(a +b +c )3D.前三个答案都不对【答案】D【解析】根据柯西不等式，有a 2x +b 2y +c 2z ≥(a +b +c )2x +y +z=(a +b +c )2，等号当a x =b y =cz >0时取得，因此所求最小值为(a +b +c )2．故选：D .17已知实数a ，b ，c ，d ，e 满足a +b +c +d +e =8,a 2+b 2+c 2+d 2+e 2=16, 则e 的取值范围是()A.[-2,2]B.[0,1]C.[0,2)D.以上答案都不对【答案】D【解析】根据柯西不等式，有-4⋅a 2+b 2+c 2+d 2≤a +b +c +d ≤4⋅a 2+b 2+c 2+d 2，从而|8-e |≤216-e 2⇒0≤e ≤165，因此e 的取值范围是0,165．故选：D .18已知a ,b ,c ∈R +，且(a +b -c )1a +1b-1c =3，则a 4+b 4+c 4 1a 4+1b 4+1c4 的最小值是()A.417+2403B.417-2403C.417D.以上答案都不对【答案】A【解析】由(a +b -c )1a +1b-1c=3可得a 2+b 2ab ×1a +b =c ×1ab+1c ，由对称性可设ab =1，则条件即(a +b -c )a +b -1c =3即c +1c =a 2+b 2a +b，从而a 2+b 2a +b≥2⇒a +b ≥1+3，根据柯西不等式a 4+b 4+c 4 a 4+b 4+1c4 ≥a 4+b 4+1 2=(a +b )4-4(a +b )2+32≥417+2403，等号当c =1,a +b =1+3时取得．因此所求最小值为417+2403．故选：A .题型七:柯西不等式之三角函数型19函数3+23cosθ+cos2θ+5-23cosθ+cos2θ+4sin2θ的最大值为()A.2+3B.22+3C.2+23D.前三个答案都不对【答案】D【解析】题中代数式为3+cosθ+10-(3cos+1)2=3cosθ+13+10-(3cosθ+1)2+23≤13+1×10+23=210+23，等号当10-(3cosθ+1)23cosθ+1=3⇒cosθ=10-223时可以取得，因此所求最大值为210+23．故选：D.20(2024·浙江·一模)若sin x+cos y+sin x+y=2，则sin x的最小值是() A.0 B.2-3 C.3-7 D.12【答案】C【解析】由已知sin x+cos y+sin x cos y+cos x sin y=2整理得2-sin x=sin x+1cos y+cos x sin y，由柯西不等式得sin x+1cos y+cos x sin y≤1+sin x2+cos2x⋅cos2y+sin2y=2+2sin x，当sin x+1sin y=cos y cos x时取等号，所以2-sin x2≤2+2sin x，即sin2x-6sin x+2≤0，解得3-7≤sin x≤1，所以sin x的最小值为3-7.故选：C．21函数y=2cos x+31-cos2x的最大值为()A.22B.5C.4D.13【答案】A【解析】利用柯西不等式进行求最值.y=2cos x+31-cos2x=2cos x+32sin2x ≤cos2x+sin2x22+(32)2=22当且仅当cos xsin2x=232，即tan x=±322时，函数有最大值22.故选：A.题型八:Aczel 不等式22f (x )=5x -4-x -4的最小值为．【答案】855【解析】f (x )=5x -4-x -4=5⋅x -45-1⋅x -4≥(5-1)x -45 -(x -4)=4×165=85当且仅当x -45x -4=51即x =245时取等号，故f (x )=5x -4-x -4的最小值为855．23为提高学生的数学核心素养和学习数学的兴趣，学校在高一年级开设了《数学探究与发现》选修课．在某次主题是“向量与不等式”的课上，学生甲运用平面向量的数量积知识证明了著名的柯西不等式(二维)；当向量a =x 1,y 1 ,b =x 2,y 2 时，有a ⋅b 2≤a 2b 2，即x 1x 2+y 1y 2 2≤x 21+y 21 x 22+y 22 ，当且仅当x 1y 2=x 2y 1时等号成立；学生乙从这个结论出发．作一个代数变换，得到了一个新不等式：x 1x 2-y 1y 2 2≥x 21-y 21 x 22-y 22 ，当且仅当x 1y 2=x 2y 1时等号成立，并取名为“类柯西不等式”．根据前面的结论可知：当x ∈R 时，12x 2+1-2x 2+1的最小值是．【答案】-1【解析】由题意得12x 2+1-2x 2+1=12x 2+1-42x 2+2，则12x 2+1-42x 2+22x 2+1 -2x 2+2 =12x 2+1 2-22x 2+222x 2+1 2-2x 2+2 2 ≤12x 2+1⋅2x 2+1-22x 2+2⋅2x 2+22=1，当且仅当12x 2+1⋅2x 2+2=22x 2+2⋅2x 2+1，即x =0时，等号成立，即12x 2+1-42x 2+22x 2+1 -2x 2+2 ≤1，则-12x 2+1-42x 2+2 ≤1，所以12x 2+1-2x 2+1=12x 2+1-42x 2+2≥-1，最小值为-1，此时x =0．故答案为：-1.题型九:权方和不等式之整式与分式综合型24已知正数x ，y ，z 满足x +y +z =1，则x 2y +2z +y 2z +2x +z 2x +2y的最小值为【答案】13【解析】因为正数x ，y 满足x +y +z =1，所以x 2y +2z +y 2z +2x +z 2x +2y ≥x +y +z 2y +2z +z +2x +x +2y =13，当且仅当x y +2z =y z +2x =z x +2y 即x =y =z =13时取等号.故答案为：13.25权方和不等式作为基本不等式的一个变化，在求二元变量最值时有很广泛的应用，其表述如下：设a ，b ，x ，y >0，则a 2x +b 2y ≥a +b 2x +y ，当且仅当a x =b y 时等号成立．根据权方和不等式，函数f (x )=2x+91-2x 0<x <12的最小值为()A.16 B.25 C.36 D.49【答案】B【解析】因a ，b ，x ，y >0，则a 2x +b 2y ≥a +b 2x +y ，当且仅当a x =by时等号成立，又0<x <12，即1-2x >0，于是得f (x )=222x +321-2x ≥(2+3)22x +(1-2x )=25，当且仅当22x =31-2x ，即x =15时取“=”，所以函数f (x )=2x +91-2x 0<x <12的最小值为25.故选：B26已知a ，b ，c 为正实数，且满足a +4b +9c =4，则1a +1+1b +1+1c +1的最小值为.【答案】2【解析】由权方和不等式，可知1a +1+1b +1+1c +1=1a +1+44b +4+99c +9≥1+2+3 2a +1 +4+4b +9c +9=3618=2，当且仅当a =2,b =12,c =0时等号成立，所以1a +1+1b +1+1c +1的最小值为2.故答案为：2.27已知正实数x 、y 且满足x +y =1，求1x 2+8y2的最小值.【答案】27【解析】设x =cos 2α，y =sin 2α，α∈0,π2，由权方和不等式，可知1x 2+8y 2=13cos 2α 2+23sin 2α 2≥1+2 3cos 2α+sin 2α2=27，当且仅当1cos 2α=2sin 2α，即x =13，y =23时取等号，所以1x 2+8y2的最小值为27.故答案为：2728已知θ为锐角，则1sin θ+8cos θ的最小值为.【答案】55【解析】1sin θ+8cos θ=132sin2θ12+432cos2θ12≥1+4 32sin2θ+cos 2θ12=532=55当且仅当1sin 2θ=4cos 2θ即sin θ=55，cos θ=255时取“=”.故答案为：5529(2024·四川·模拟预测)“权方和不等式”是由湖南理工大学杨克昌教授于上世纪80年代初命名的．其具体内容为：设a n >0,b n >0,n ∈N *,m >0，则a m +11b m 1+a m +12b m 2+a m +13b m3+⋯+a m +1n b m n ≥a 1+a 2+a 3+⋯+a nm +1b 1+b 2+b 3+⋯+b n m，当且仅当a 1b 1=a 2b 2=a 3b 3=⋯=a n b n 时，等号成立．根据权方和不等式，若x ∈0,π2 ，当33sin x +1cos x取得最小值时，x 的值为()A.π12 B.π6 C.π3D.5π12【答案】C【解析】由题意得，sin x >0,cos x >0，则33sin x +1cos x=332sin 2x 12+132cos 2x 12≥(3+1)32sin 2x +cos 2x 12=432=8，当且仅当3sin 2x =1cos 2x ，即cos x =12时等号成立，所以x =π3．故选：C ．30已知x ,y >0,1x +22y=1，则x 2+y 2的最小值是．【答案】33【解析】由题意得，1=1x +22y =132x 2 12+232y 2 12≥1+2 32x 2+y 212=33x 2+y 2．(权方和的一般形式为：a m +11b m 1+a m +12b m 2+a m +13b m 3+⋯+a m +1nb m n ≥a 1+a 2+a 3+⋯+a n m +1b 1+b 2+b 3+⋯+b n m ,a i >0,b i >0,当且仅当a i =λb i 时等号成立)当1x 2=2y 21x +22y =1 ，即x =3,y =32时，x 2+y 2取得最小值33．故答案为：3331已知x +2y +3z +4u +5v =30，求x 2+2y 2+3z 2+4u 2+5v 2的最小值为【答案】60【解析】x 2+2y 2+3z 2+4u 2+5v 2=x 21+2y 22+3z 23+4u 24+5v 25≥x +2y +3z +4u +5v 21+2+3+4+5=30215=60当且仅当x =y =z =u =v 时取等号故答案为：6032求f x =x 2-3x +2+2+3x -x 2的最大值为【答案】22【解析】f (x )=x 2-3x +2+2+3x -x 2=x 2-3x +2 121-12+2+3x -x 2 121-12≤x 2-3x +2+2+3x -x 2 121+1-12=22当且仅当x 2-3x +2=2+3x -x 2，即x =0或x =3时取等号故答案为：2 2.3过关测试33(2024·吉林白山·一模)权方和不等式作为基本不等式的一个变化，在求二元变量最值时有很广泛的应用，其表述如下：设正数a ，b ，x ，y ，满足a 2x +b 2y ≥a +b 2x +y ，当且仅当a x =by时，等号成立．则函数f x =3x +161-3x 0<x <13的最小值为()A.16 B.25 C.36 D.49【答案】D【解析】因为a ，b ，x ，y ，则a 2x +b 2y ≥a +b 2x +y ，当且仅当a x =by时等号成立，又0<x <13，即1-3x >0，于是得f x =323x +421-3x ≥3+4 23x +1-3x =49，当且仅当1x =41-3x ，即x =17时取“=”，所以函数的f x =3x +161-3x 0<x <13最小值为49．故选：D34已知a ，b ，c 均大于1，log a 3+log b 9+log c 27=12，则ab 2c 3的最小值为()A.243B.27C.81D.9【答案】B【解析】由log a 3+log b 9+log c 27=12得log a 3+2log b 3+3log c 3=12，所以log 3ab 2c 3 =log 3a +log 3b 2+log 3c 3=log 3a +2log 3b +3log 3c =112log 3a +2log 3b +3log 3c log a 3+2log b 3+3log c 3 ≥112log 3a ⋅log a 3+2log 3b ⋅2log b 3+3log 3c ⋅3log c 3 2=1121+2+3 2=3，当且仅当log 3a log a 3=log 3b log b 3=log 3clog c 3时取等，所以log 3ab 2c 3 ≥3=log 327，所以ab 2c 3≥27，即ab 2c 3的最小值为27，故选：B35(2024·福建·模拟预测)设p 、q ∈R +，x ∈0,π2，则psin x+qcos x的最小值是()A.p 35+q 3553B.p 45+q4554C.p 12+q 122 D.p 14+q144【答案】B 【解析】设f =psin x+q cos x，因为x ∈0,π2 ，则0<sin x <1且0<cos x <1，因为sin 2x +cos 2x =1，构造数字式5=1+4=1+4p f sin x +qf cos x=4p f sin x +sin 2x +4q f cos x+cos 2x≥55p f sin x4⋅sin 2x +55q f cos x4⋅cos 2x =5⋅5p 4+5q 45f4，所以，5f 4≥5p 4+5q 4=p 45+q 45，故f ≥p 45+q 4554，当且仅当p f sin x =sin 2x q f cos x =cos 2x ，即当tan x =pq25时，等号成立，因此，psin x+q cos x的最小值是p 45+q 45 54.故选：B .36由柯西不等式，当x +2y +z =4时，求x +y +z 的最大值为()A.10 B.4C.2D.10【答案】D【解析】由柯西不等式，得(x +2y +z )(4+2+4)≥(2x +2y +2z )2，当且仅当x 4=2y 2=z 4，即x =z =82,y =25时，等号成立.因为x +2y +z =4，所以(x +y +z )2≤10，则x +y +z ≤10，故x +y +z 的最大值为10.故选：D37已知3x +2y +z =3，则x 2+y 2+2z 2的取最小值时，xyz 为()A.7B.83C.3D.73【答案】B【解析】由柯西不等式得：3=3x +2y +z ≤32+22+122⋅x 2+y 2+2z 2则x 2+y 2+2z 2≥23．则根据等号成立条件知3x +2y +z =33x =2y =12z⇒x =23，y =49，z =19，所以xy z =23×4919=83故选：B38已知：a 2+b 2=1，x 2+y 2=1，则ax +by 的取值范围是()A.0,2B.-1,1C.-2,2D.0,1【答案】B【解析】利用柯西不等式，可得1≥ax +by 2,解不等式即可.解:利用柯西不等式，得a 2+b 2=1,1=a 2+b 2 x 2+y 2 ≥ax +by 2，解得-1≤ax +by ≤1.故选:B39实数x 、y 满足3x 2+4y 2=12，则z =2x +3y 的最小值是()A.-5B.-6C.3D.4【答案】A【解析】∵实数x 、y 满足3x 2+4y 2=12，∴x 24+y 23=1，∴x 24+y 2316+9 ≥2x +3y 2，-5≤2x +3y ≤5，当且仅当33x =8y 时取等号，∴z =2x +3y 的最小值是-5.故选：A .40已知a ，b >0，a +b =5，则a +1+b +3的最大值为()A.18B.9C.32D.23【答案】C【解析】由题意，a +1+b +3 2≤1+1 a +1+b +3 =18，当且仅当a +1=b +3时等号成立，∴当a =72，b =32时，故a +1+b +3的最大值为3 2.故选：C .41若实数x +2y +3z =1，则x 2+y 2+z 2的最小值为()A.14B.114C.29D.129【答案】B【解析】根据柯西不等式：x 2+y 2+z 2 1+4+9 ≥2+2y +3z =1，即x 2+y 2+z 2≥114，当且仅当x =114，y =17，z =314时等号成立.故选：B .42函数y =x 2-2x +3+x 2-6x +14的最小值是A.10B.10+1C.11+210D.210【答案】B【解析】y =x 2-2x +3+x 2-6x +14=(x -1)2+2+(3-x )2+5根据柯西不等式，得y 2=(x -1)2+2+(3-x )2+5+2(x -1)2+2 (3-x )2+5 ≥(x -1)2+2+(3-x )2+5+2[(x -1)(3-x )+10]=[(x -1)+(3-x )]2+2+5+210=11+210当且仅当x -13-x =25，即x =210-13时等号成立.此时，y min =11+210=10+1 2=10+1，故选：B .43若x 2+4y 2+9z 2=4，则x +y +3z 的最大值()A.3 B.6C.9D.27【答案】A【解析】根据柯西不等式可得：(x +2y +3z )2≤(x 2+4y 2+9z 2)12+122+12 =4×94=9∴x +y +3z ≤3，当且仅当x =4y =3z ，即x =43,y =13,z =49时，等号成立.故选:A .44函数y =x -5+26-x 的最大值是()A.3B.5C.3D.5【答案】B【解析】利用柯西不等式求解.因为y =x -5+26-x ≤x -5 2+6-x 212+22 =5当且仅当x -5=6-x 2，即x =265时，取等号.故选：B45已知a 21+a 22+⋯+a 2n =1，x 21+x 22+⋯+x 2n =1，则a 1x 1+a 2x 2+⋯+a n x n 的最大值是()A.1B.2C.3D.4【答案】A【解析】利用柯西不等式求解.a 1x 1+a 2x 2+⋯+a n x n 2≤a 21+a 22+⋯+a 2n x 21+x 22+⋯+x 2n =1×1=1，当且仅当x 1a 1=x 2a 2=⋯=xn a n=1时取等号.∴a 1x 1+a 2x 2+⋯+a n x n 的最大值是1故选：A46函数f x =1-cos2x +cos x ，则f x 的最大值是()A.3B.2C.1D.2【答案】A【解析】将f x 化为f x =2sin 2x +cos x ，利用柯西不等式即可得出答案.因为f x =1-cos2x +cos x所以f x =2sin 2x +cos x ≤2+1 sin 2x +cos 2x=3当且仅当cos x =33时取等号.故选：A47(2024·高三·河北衡水·期末)已知a ，b ，c >0，且a +b +c =1，则3a +1+3b +1+3c +1的最大值为()A.3B.32C.18D.9【答案】B【解析】由柯西不等式得：3a +1+3b +1+3c +1 2≤12+12+12 3a +1 2+3b +1 2+3c +1 2=3×3a +b +c +3 =18，所以3a +1+3b +1+3c +1≤32，当且仅当a =b =c =13时，等号成立，故选B .48已知x ，y 均为正数，且x +y =2，则x +4xy +4y 的最大值是()A.8 B.9C.10D.11【答案】C【解析】x +4xy +4y =x +2y 2≤x +2y 2+2x -y 2=5x +y =10当且仅当2x =y ，即x =25,y =85时，等式成立.故选：C49(2024·广西南宁·二模)设实数a ,b ,c ,d ,e 满足关系：a +b +c +d +e =8，a 2+b 2+c 2+d 2+e 2=16，则实数e 的最大值为A.2 B.165C.3D.25【答案】B【解析】根据柯西不等式知：4(a 2+b 2+c 2+d 2)=(1+1+1+1)(a 2+b 2+c 2+d 2)≥(a +b +c +d )2，当且仅当a =b =c =d 时等号成立，所以4(16-e 2)≥(8-e )2，即64-4e 2≥64-16e +e 2，所以5e 2-16e ≤0，解得0≤e ≤165，即实数e 的最大值为165.故选：B .50(2024·山西·二模)柯西不等式是数学家柯西(Cauchy )在研究数学分析中的“流数”问题时得到的一个重要不等式，而柯西不等式的二维形式是同学们可以利用向量工具得到的：已知向量a=x 1,y 1 ，b =x 2,y 2 ，由a ⋅b ≤a b 得到x 1x 2+y 1y 2 2≤x 21+y 21 x 22+y 22 ，当且仅当x 1y 2=x 2y 1时取等号.现已知a ≥0，b ≥0，a +b =9，则2a +4+b +1的最大值为.【答案】6【解析】令x 1=2,y 1=1,x 2=a +2,y 2=b +1，又a ≥0，b ≥0，a +b =9，所以2a +4+b +1 2≤2+1 a +2+b +1 =3×12=36，所以2a +4+b +1≤6，当且仅当2⋅b +1=a +2，即a =6,b =3时取等号，所以2a +4+b +1的最大值为6.故答案为：651若不等式x +y ≤k 5x +y 对任意正实数x ，y 都成立，则实数k 的最小值为.【答案】305/1530【解析】由柯西不等式的变形可知5x +y =x215+y21≥x +y15+1，整理得x +y5x +y≤305，当且仅当x15=y1，即y=25x时等号成立，则k的最小值为30 5.故答案为：30 552已知x，y，z>0，且x+y+z=9，则x2+4y2+z2的最小值为．【答案】36【解析】由柯西不等式可得x2+4y2+z212+122+12≥(x+y+z)2，所以94x2+4y2+z2≥81，即x2+4y2+z2≥36，当且仅当x1=2y12=z1即x=4y=z也即x=4,y=1,z=4时取得等号，故答案为:36.53(2024·高三·江苏苏州·开学考试)设角α、β均为锐角，则sinα+sinβ+cosα+β的范围是．【答案】1,3 2【解析】因为角α、β均为锐角，所以sinα,cosα,sinβ,cosβ的范围均为0,1，所以sinα+β=sinαcosβ+cosαsinβ<sinα+sinβ，所以sinα+sinβ+cosα+β>sinα+β+cosα+β=2sinα+β+π4因为0<α<π2,0<β<π2,π4<α+β+π4<3π4，所以2sinα+β+π4>2×22=1，sinα+sinβ+cosα+β=sinα+sinβ+cosαcosβ-sinαsinβ=1-sinβsinα+cosαcosβ+sinβ≤1-sinβ2+cos2β+sinβ=21-sinβ+sinβ，当且仅当1-sinβcosα=sinαcosβ时取等，令1-sinβ=t，t∈0,1，sinβ=1-t2，所以=21-sinβ+sinβ=2t+1-t2=-t-2 22+32≤32.则sinα+sinβ+cosα+β的范围是：1,3 2.故答案为：1,3 254在锐角△ABC中，tan A tan B+2tan B tan C+3tan C tan A的最小值是．【答案】6+22+23+26【解析】记题中代数式为M，我们熟知三角形中的三角恒等式：cot A cot B+cot B cot C+cot C cot A= 1，于是M=tan A tan B+2tan B tan C+3tan C tan A≥(1+2+3)2cot A cot B+cot B cot C+cot C cot A=(1+2+3)2=6+22+23+26，等号当tan A tan B =2tan B tan C =3tan C tan A ⇒tan A :tan B :tan C =2:3:1时取得，因此所求最小值为6+22+23+26故答案为：6+22+23+2655函数f (x )=2020-x +x -2010的最大值与最小值之积为．【答案】102【解析】函数f (x )的定义域为[2010,2020]，一方面，2020-x +x -2010≥(2020-x )+(x -2010)=10，等号当x =2010,2020时取得；另一方面，2020-x +x -2010≤2⋅(2020-x )+(x -2010)=20，当且仅当x =2015时等号成立，于是最大值为20，最小值为10，所求乘积为102．故答案为：10 2.56(2024·高三·天津南开·期中)已知正实数a ，b 满足a +b =1，则1a +2a b +1的最小值为.【答案】52/2.5【解析】由题设，a =1-b ，则1a +2a b +1=1a +2-2b b +1=1a +4b +1-2，又(a +b +1)1a +4b +1 =a ⋅1a +b +1⋅2b +12=9，∴1a +4b +1≥92，当且仅当a =b +12时等号成立，∴1a +2a b +1≥92-2=52，当且仅当a =b +12=23时等号成立.∴1a +2a b +1的最小值为52.故答案为：52.57已知a >1,b >1，则a 2b -1+b 2a -1的最小值是．【答案】8【解析】令a +b -2=t >0，则a 2b -1+b 2a -1≥a +b 2a +b -2=t +2 2t =t +4t +4≥24+4=8，当a +b -2=2a b -1=b a -1时，即a =2,b =2时，两个等号同时成立，原式取得最小值8．故答案为：858已知x >0，y >0，且12x +y +1y +1=1，则x +2y 的最小值为.【答案】3+12【解析】解法一：设x +2y =λ1(2x +y )+λ2(y +1)+t ，可解得λ1=12,λ2=32,t =-32，从而x +2y =12(2x +y )+32(y +1)-32=12(2x +y )+32(y +1)12x +y +1y +1 -32≥3+12，当且仅当x =12+33,y =33时取等号.故答案为：3+12．解法二：考虑直接使用柯西不等式的特殊形式，即权方和不等式：a 2x +b 2y ≥(a +b )2x +y，1=12x +y +33y +3≥(1+3)22x +4y +3⇒2x +4y +3≥4+23，所以x +2y ≥3+12，当且仅当x =12+33,y =33时取等号.故答案为：3+12．。
微专题14多元变量问题的处理(含答案)
微专题14多元变量问题的处理例1)若实数x，y满足x2＋2xy－1＝0，则x2＋y2的最小值是________．【思维引导】思路1：注意到条件与所求均含有两个变量，从简化问题的角度来思考，消去一个变量，转化为只含有一个变量的函数，从而求它的最小值．本题中消去y较容易，所以消去y.思路2：由所求的结论为x2＋y2，想到将条件应用基本不等式构造出x2＋y2，然后将x2＋y2求解出来即可．变式若正数x，y满足x＋3y＝5xy，则3x＋4y的最小值为________．例2当x>1>y时，有x2－2xy＋y2≥m[xy－(x＋y)＋1]恒成立，则实数m的取值范围为________．多元变量的最值问题是一种常见的题型，也是高考的热点．解决多元变量最值问题的常见求解方法有：1. 基本不等式法：形如y ＝d x a x 2＋b x ＋c (a ，d ≠0)的函数一般可以运用基本不等式求最值或值域．此类问题虽也能用导数求解，但运用基本不等式能快速求解，而且不易出错．类似的函数还有形如y ＝d x ＋f a x 2＋b x ＋c (a ，d ≠0)，y ＝d x 2＋e x ＋f a x 2＋b x ＋c(a ，d ≠0)． 2. 换元法：换元法即变量代换法．通过引进新的变量，可以把分散的条件联系起来，使隐含的条件显露出来，或者把条件与结论联系起来．3. 消元法：多元变量最值问题的难点很多时候在于变量的个数，在研究条件等式时，会发现很多情况下可以对变量做个减法，三元变二元，二元变一元，就可以化归为我们熟悉的问题了．此外，运用极端化思想法去掉某些变量后求解也不失为一种好方法．1. 已知f (x )＝log 2(x －2)，若实数m ，n 满足f (m)＋f (2n)＝3，则m ＋n 的最小值是________．2. 若不等式a 2＋3b 2≥λb(a ＋b)对任意a ，b ∈R 恒成立，则实数λ的最大值为________．3. 若实数x ，y ，z ，t 满足1≤x ≤y ≤z ≤t ≤10 000，则x y ＋z t的最小值为________．4. 若实数x ，y 满足x >y >0，且log 2x ＋log 2y ＝1，则x 2＋y 2x －y的最小值为________．5. 已知m ，n ，s ，t ∈(0，＋∞)，m ＋n ＝2，m s ＋n t＝9，其中m ，n 是常数，且s ＋t 的最小值是49，满足条件的点(m ，n)是圆(x －2)2＋(y －2)2＝4中一弦的中点，那么此弦所在直线的方程为________．6. 已知关于x 的一元二次不等式a x 2＋2x ＋b>0的解集为{x |x ≠c}，则a 2＋b 2＋2a ＋c (a ＋c ≠0)的取值范围是________．7. 已知a ，b 为正实数，且a ＋b ＝1，那么a 2＋2a ＋b 2b ＋1的最小值为________．8. 已知a ，b 为正数，且直线 a x ＋b y －6＝0与直线 2x ＋(b －3)y ＋5＝0互相平行，则2a ＋3b 的最小值为________．9. 若x ，y 均为正实数，且x ＋2y ＝4，则x 2x ＋2＋2y 2y ＋1的最小值是________．10. 若a 2－ab ＋b 2＝1，a ，b 是实数，则a ＋b 的最大值是________．11. 已知正实数x ，y 满足x ＋2x ＋3y ＋4y＝10，那么xy 的取值范围为________．12. 已知x ，y 为正数，那么x 2x ＋y ＋y x ＋2y的最大值为________．微专题。
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不等式——多元变量的常见处理方法一:基本不等式法
二：变量分离法。
多元变量问题中，常用的方法之一就是将其中的一个变量分离出来，通过对一边表达式的范围的确定得到另一边的范围
三：消元法
多元变量最值问题的难点很多时候在于变量的个数,如果研究条件等式,发现很多情况下可以对变量做个减法,三元变二元 ,二元变一元,就可以化归为我们熟悉的问题了.
（最后一步权方和轻松搞定，当然也可以通过求导来做。
）
四:换元法
五：分解因式
六：分母整体换元
七:增量换元。