算术平均数与几何平均数——基本不等式

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算术平均数与几何平均数

算术平均数与几何平均数
定理1:如果a,b R, 那么a2 b2 2ab
(当且仅当a b时取“=”号)
定理2:如果 a,b是正数,那么 a b ab 2
(当且仅当a b时取“=”号)
1.语言表述:两个正数的算术平均数不小于 它们的几何平均数。 2.代数意义:正数a,b的等差中项不小于a,b 的等比中项。 3.几何意义:直角三角形中斜边上的中线不 小于斜边上的高。(半弦不大于半径) 注意1:两个定理一个要求a,b大于零,另一 个a,b取任意实数;
注意2:等号取到的条件。
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舍也,王者於大败,诛首恶,赦其众,不则皆函阴气,厥水流入国邑,陨霜杀叔草”桓公元年“秋炁大水”。董仲舒、刘向以为桓弑兄隐公,民臣痛隐而贱桓。后宋督弑其君,诸侯会,将讨之,桓受宋赂而归,又背宋。诸侯由是伐鲁,仍交兵结仇,伏尸流血,百姓愈怨,故十三年夏复大水。 一曰,夫人骄淫,将弑君,阴气盛,桓不寤,卒弑死。刘歆以为桓易许田,不祀周公,废祭祀之罚也。严公七年“秋,大水,亡麦苗”。董仲舒、刘向以为,严母文姜与兄齐襄公淫,共杀桓公,严释父仇,复取齐女,未入,先与之淫,一年再出,会於道逆乱,臣下贱之之应也。十一年“秋, 宋大水”。董仲舒以为时鲁、宋比年为乘丘、鄑之战,百姓愁怨,阴气盛,故二国俱水。刘向以为时宋愍公骄慢,睹灾不改,明年与其臣宋万博戏,妇人在侧,矜而骂万,万杀公之应。二十四年,“大水”。董仲舒以为夫人哀姜淫乱不妇,阴气盛也。刘向以为哀姜初入,公使大夫宗妇见,用 币,又淫於二叔,公弗能禁。臣下贱之,故是岁、明年仍大水。刘歆以为先是严饰宗庙,刻桷丹楹,以夸夫人,简宗庙之罚也。宣公十年“秋,大水,饑”。董仲舒以为,时比伐邾取邑,亦见报复,兵仇连结,百姓愁怨。刘向以为,宣公杀子赤而立,子赤,刘出也,故惧,以济西田赂齐。邾 子玃且亦齐出也,而宣比与邾交兵。臣下惧

高考数学第六章不等式第3讲算术平均数与几何平均数课件

高考数学第六章不等式第3讲算术平均数与几何平均数课件

解析:若 9x+ax2≥a+1 对一切正实数 x 成立,即9x+ax2min≥
a+1 对一切正实数 x 成立,9x+ax2min≥2
9x·ax2=6a≥a+1,
a≥15.
答案:15,+∞
【互动探究】 1.已知函数 f(x)=4x+ax(x>0,a>0)在 x=3 时取得最小值, 则 a=___3_6___. 解析:f(x)=4x+ax≥2 4x·ax=4 a,当且仅当 4x=ax, 即 x= 2a时等号成立,故 2a=3,a=36.
即(x
1+y2)max=3
4
2 .
答案:3 4 2
(5)(2017 年天津)若 a,b∈R,ab>0,则a4+a4bb4+1的最小 值为__________.



a4+4b4+1 ab

4a2b2+1 ab

4ab

1 ab
≥2
1 4ab·ab

4(前一个等号成立的条件是 a2=2b2,后一个等号成立的条件是
ab=12,两个等号可以同时取得,则当且仅当 a2= 22,b2= 42时 取等号).
答案:4
考点 2 利用基本不等式求参数的取值范围 例 2:(1)设 a>0,若关于 x 的不等式 x+ax≥4 在 x∈(0,
+∞)上恒成立,则 a 的最小值为( )
A.4
B.2
C.16
D.1
解析:因为 x>0,a>0,所以 x+ax≥2 a.要使 x+ax≥4
第3讲 算术平均数与几何平均数
1.了解基本不等式的证明过程. 2.会用基本不等式解决简单的最大(小)值问题.
1.基本不等式 ab≤a+2 b (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 a=b 时取等号. (3)a+2 b叫做算术平均数, ab叫做几何平均数,基本不等 式可叙述为两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数.

专题十七 算术平均数与几何平均数

专题十七 算术平均数与几何平均数

高中数学高考综合复习专题十七 算术平均数与几何平均数 一、知识网络 二、高考考点 1、运用重要不等式a2+b2≥2ab(a、b∈R)或(a、b∈R+)判断或证明所给不等式的命题是否成立; 2、在给定条件下求有关式的取值范围; 3、在给定条件下求有关函数的最大值或最小值; 4、解决实际应用问题,以最优化问题为主要题型。

三、知识要点 (一)不等式的性质 不等式的性质是证明与求解不等式的基本依据,为了便于记忆和运用,我们将不等式的性质划分为“基本性质”和“运算性质”两个类别。

1、关于不等式的“基本性质” (1)对称性:a>b b<a (2)传递性:a>b,b>c a>c (3)“数加“法则:a>b a+c>b+c 推论:a+b>c a>c-b(移项法则) (4)“数乘”法则:a>b,c>0ac>bc; a>b,c<0ac<bc 2、关于不等式“两边运算”的性质 (1)同向不等式两边“相加”:a>b,c>d a+c>b+d; (2)同向的正数不等式两边“相乘”:a>b>0,c>d>0ac>bd; (3)正数不等式两边“乘方”:a>b>0a n>b n>0(n N*); (4)正数不等式两边“开方” 认知:上述所有不等式的性质均可应用于证明不等式,但只有部分不等式的性质,可应用于解不等式,可应用于求解不等式(保证等价变形)的性质为1(1);1(3);1(4)及其2(3);2(4) (二)基本定理及其推论 定理1:如果a,b R,那么a2+b2≥2ab(当且仅当a=b时等号成立) 推论(平方和不等式):(当且仅当a=b时等号成立) 定理2:如果a,b R+,那么(当且仅当a=b时等号成立) 推论1(和的平方不等式):若a,b R+,则(a+b)2≥4ab(当且仅当a=b时等号成立) 推论2(最值定理):设x,y均为正数,则 (1)当积xy为定值P时,和x+y有最小值(当且仅当x=y时取得); (2)当和x+y为定值S时,积有最大值(当且仅当x=y时取得); 四、经典例题 例1 (1)若x,y R+且的最大值. (2)若x,y∈R且xy>0,x2y=2,求u=xy+x2的最小值. 分析:注意运用最值定理解题的要领:一正二定三相等 (1)欲求积的最大值,首先致力于“凑因子”,为凑出已知条件下“和为定值”的正数之积而变形u,若u 的表达式的部分因子在根号外,则可考虑使这一部分进入根号或考察u2: (2)欲求和xy+x2的最小值,首先致力于“凑项”,为凑出已知条件下“积为定值”的正数之和而变形u,若有可能,将u化为一元函数,问题分析会更明朗一些。

高中数学3-4-1算术平均数与几何平均数课件新人教A版必修

高中数学3-4-1算术平均数与几何平均数课件新人教A版必修

)
A.1
B.3
C.2
D.4
[答案] C
1 1 11 1 [解析] a+b=2a+b(a+b) 1b a =1+2a+b≥2,等号在 a=b=1 时成立.
建模应用引路
命题方向
实际应用问题
[例 3]
如图,动物园要围成相同面积的长方形虎笼四
间,一面可利用原有的墙,其他各面用钢筋网围成.
当且仅当 6-y=y,即 y=3 时,等号成立,此时 x=4.5. 故每间虎笼长 4.5m,宽 3m 时,可使面积最大.
(2)由条件知 S=xy=24. 设钢筋网总长为 l,则 l=4x+6y. 方法 1:∵2x+3y≥2 2x· 3y=2 6xy=24, ∴l=4x+6y=2(2x+3y)≥48, 当且仅当 2x=3y 时,等号成立.
1 当 3x=1-3x,即 x=6时,等号成立. 1 1 ∴当 x= 时,函数取最大值 . 6 12
[点评]
(1)本小题也可以将解析式展开,使用二次函数配
方法求解.(2)若使用基本不等式求积的最大值,关键是构造某 个和为定值,为使用基本不等式创造条件,同时要注意等号成 立的条件是否具备.只要将 x 的系数调整为互为相反数即可使 其和为定值.如
[正解] ∞),
1 显然函数 y=x+ 的定义域为(-∞,0)∪(0,+ x
1 当 x>0 时,y=x+ x≥2 时取等号),
[解析]
设每间虎笼长 xm,宽 ym,则由条件知:4x+6y
=36,即 2x+3y=18. 设每间虎笼面积为 S,则 S=xy. 方法 1:由于 2x+3y≥2 2x· 3y=2 6xy, 27 ∴2 6xy≤18,得 xy≤ 2 , 27 即 S≤ 2 ,当且仅当 2x=3y 时,等号成立.

高二数学-62算术平均数与几何平均数

高二数学-62算术平均数与几何平均数
学法导引
算术平均数与几何平均数之间的不等关系式(简称为均值不等式),是中学数学中最基本、最重要的几种不等式之一.它在证明不等式和求最值问题时,起基础性、工具性的作用.学习时要正确理解定理中的条件和结论以及定理变形后的基本结构特征.由它求最值时,特别要验证其中“=”号成立的条件是否具备.当不具备直接运用均值不等式的条件时,可以对目标式进行拼凑、分拆等变形,再判断能否运用.若仍然不具备条件,则应该寻求其他途径来解决.
点拨 含有参数的不等式的恒成立问题,如果能成功实现参数分离,则可利用求最值的方法确定参数的取值范围.
例13 某企业准备投入适当的广告费对产品进行促销.在一年内,
已知生产此产品的年固定投入为3万元,每生产1万件此产品仍需再投入32万元,若每件销售价为“年平均每件生产成本的150%”与“年平均每件所占广告费的50%”之和.
解题时,应注意对式子进行变形,凑配出定理或推论应满足的条件,这是常用的方法与技巧,在连续多次使用定理或推论时,“=”号成立的条件是每次使用时“=”号都能取得到,即各次取“=”号的条件应是能相容的.
【难点】本节的难点是均值不等式的常见的变形后的形式以及它们的应用.如:
【易错点】利用均值不等式求最值时容易忽视其前提条件:一正(目标式中各项必须都是正数);二定(求和的最小值,要求积必须为定值,而求积的最大值,要求和必须为定值);三相等(目标式中各项能够相等).上述三个条件全都满足时,才能直接运用均值不等式求最值,所求的结果才是目标函数的最值.
如果在它的定义域内不具备运用均值不等式的条件,则可讨论其单调性,从而求其最值.事实上,f(x)在(0,a)上是减函数,在[a,+∞]上是增函数,这一结论对求与本例类似的问题大有帮助。
[解析]通过对已知函数解析式的观察、分析,

算术平均数与几何平均数

算术平均数与几何平均数

关于“平均数”的概念:
如果a1, a a 2,....... n R , n 1且n N , a1 a2 .......an 叫做n个正数的算术平均数;
n n a1a2......an 叫做这n个正数的几何平均数。
基本不等式:
a1 a2......an n

n
a1a2......an
定理1:如果a,b R, 那么a2 b2 2ab
(当且仅当a b时取“=”号)
定理2:如果 a,b是正数,那么 a b ab 2
(当且仅当a b时取“=”号)
1.语言表述:两个正数的算术平均数不小于 它们的几何平均数。 2.代数意义:正数a,b的等差中项不小于a,b 的等比中项。 3.几何意义:直角三角形中斜边上的中线不 小于斜边上的高。(半弦不大于半径) 注意1:两个定理一个要求a,b大于零,另一 个a,b取任意实数;
(n N*, ai R ,1 i n)
语言表述:n个正数的算术平均数不小于它们 的几何平均数。
例1.已知a,b,c,d都是正数,求证:
ab cd (ac bd) 4abcd
例2.已知a,b,c>0,求证:
1a2 b2 c2 ab bc ca 2 a2 b2 c2 a b c
bca
3 1 1 1 1 1 1
2a 2b 2c a b b c c a (4) a2 b2 b2 c2 c2 a2
2(a b c)
作业: P11练习——1,2;习题6.2—— 1,2,3
例1.若a, b

0,
注意2:等号取到的条件。
推广: 定理:如果

高考专题练习: 基本不等式

高考专题练习: 基本不等式

1.基本不等式ab ≤a +b2(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a =b 时取等号. 2.几个重要的不等式 (1)a 2+b 2≥2ab (a ,b ∈R ). (2)b a +ab ≥2(a ,b 同号). (3)ab ≤⎝⎛⎭⎪⎫a +b 22(a ,b ∈R ). (4)a 2+b 22≥⎝⎛⎭⎪⎫a +b 22(a ,b ∈R ). 以上不等式等号成立的条件均为a =b . 3.算术平均数与几何平均数设a >0,b >0,则a ,b 的算术平均数为a +b2,几何平均数为ab ,基本不等式可叙述为:两个正实数的算术平均数不小于它们的几何平均数.常用结论已知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 有最小值是2p .(简记:积定和最小)(2)如果和x +y 是定值p ,那么当且仅当x =y 时,xy 有最大值是p 24.(简记:和定积最大)一、思考辨析判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)函数y =x +1x 的最小值是2.( ) (2)ab ≤⎝⎛⎭⎪⎫a +b 22成立的条件是ab >0.( )(3)“x>0且y>0”是“xy+yx≥2”的充要条件.()(4)若a>0,则a3+1a2的最小值是2a.()答案:(1)×(2)×(3)×(4)×二、易错纠偏常见误区|(1)忽视不等式成立的条件a>0且b>0;(2)忽视等号成立的条件.1.若x<0,则x+1x()A.有最小值,且最小值为2B.有最大值,且最大值为2C.有最小值,且最小值为-2 D.有最大值,且最大值为-2解析:选D.因为x<0,所以-x>0,-x+1-x≥21=2,当且仅当x=-1时,等号成立,所以x+1x≤-2.2.若x≥2,则x+4x+2的最小值为________.解析:设x+2=t,则x+4x+2=t+4t-2.又由x≥2,得t≥4,而函数y=t+4t-2在[2,+∞)上是增函数,因此当t=4时,t+4t -2取得最小值4+44-2=3.答案:3利用基本不等式求最值(多维探究)角度一通过拼凑法利用基本不等式求最值(1)已知0<x<1,则x(4-3x)取得最大值时x的值为________.(2)已知x<54,则f(x)=4x-2+14x-5的最大值为________.【解析】(1)x(4-3x)=13·(3x)(4-3x)≤13·⎣⎢⎡⎦⎥⎤3x+(4-3x)22=43,当且仅当3x=4-3x,即x=23时,取等号.(2)因为x<54,所以5-4x>0,则f(x)=4x-2+14x-5=-⎝⎛⎭⎪⎫5-4x+15-4x+3≤-2 (5-4x)15-4x+3≤-2+3=1.当且仅当5-4x=15-4x,即x=1时,等号成立.故f(x)=4x-2+14x-5的最大值为1.【答案】(1)23(2)1通过拼凑法利用基本不等式求最值的策略拼凑法的实质在于代数式的灵活变形,拼系数、凑常数是关键,利用拼凑法求解最值应注意以下几个方面的问题:(1)拼凑的技巧,以整式为基础,注意利用系数的变化以及等式中常数的调整,做到等价变形;(2)代数式的变形以拼凑出和或积的定值为目标; (3)拆项、添项应注意检验利用基本不等式的前提. 角度二 通过常数代换法求最值已知a >0,b >0,a +b =1,则⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1b 的最小值为________.【解析】 ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1b =⎝ ⎛⎭⎪⎫1+a +b a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+a +b b = ⎝ ⎛⎭⎪⎫2+b a ·⎝ ⎛⎭⎪⎫2+a b =5+2⎝ ⎛⎭⎪⎫b a +a b ≥5+4=9.当且仅当a =b =12时,取等号. 【答案】 9【迁移探究1】 (变问法)若本例中的条件不变,则1a +1b 的最小值为________.解析:因为a >0,b >0,a +b =1, 所以1a +1b =a +b a +a +b b =2+b a +ab ≥2+2b a ·a b =4,即1a +1b 的最小值为4,当且仅当a =b =12时等号成立.答案:4【迁移探究2】 (变条件)若本例条件变为已知a >0,b >0,4a +b =4,则⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1b 的最小值为________. 解析:由4a +b =4得a +b4=1, ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1a ⎝ ⎛⎭⎪⎫1+1b =⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1+a +b 4a ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1+a +b 4b =⎝ ⎛⎭⎪⎫2+b 4a ⎝ ⎛⎭⎪⎫54+a b =52+2a b +5b 16a +14≥114+258=114+102.当且仅当42a =5b 时取等号.答案:114+102常数代换法求最值的步骤(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,进而构造和或积的形式; (4)利用基本不等式求解最值. 角度三 通过消元法求最值若正数x ,y 满足x 2+6xy -1=0,则x +2y 的最小值是( ) A .223 B .23 C .33D .233【解析】 因为正数x ,y 满足x 2+6xy -1=0,所以y =1-x 26x .由⎩⎨⎧x >0,y >0,即⎩⎨⎧x >0,1-x 26x >0,解得0<x <1.所以x +2y =x +1-x 23x =2x 3+13x ≥22x 3·13x =223,当且仅当2x 3=13x ,即x =22,y =212时取等号.故x +2y 的最小值为223.【答案】 A通过消元法求最值的方法消元法,即根据条件建立两个量之间的函数关系,然后代入代数式转化为函数的最值求解.有时会出现多元的问题,解决方法是消元后利用基本不等式求解.但应注意保留元的范围.角度四 多次利用基本不等式求最值若a ,b ∈R ,ab >0,则a 4+4b 4+1ab的最小值为________.【解析】 因为ab >0,所以a 4+4b 4+1ab ≥24a 4b 4+1ab =4a 2b 2+1ab =4ab +1ab≥24ab ·1ab =4,当且仅当⎩⎨⎧a 2=2b 2,ab =12时取等号,故a 4+4b 4+1ab的最小值是4.【答案】 4当连续多次使用基本不等式时,一定要注意每次是否能保证等号成立,并且注意取等号的条件的一致性,因此在利用基本不等式处理问题时,列出等号成立的条件不仅是解题的必要步骤,也是检验转换是否有误的一种方法.1.(2021·湖北八校第一次联考)已知x >0,y >0,且1x +9y =1,则x +y 的最小值为( )A .12B .16C .20D .24解析:选B .方法一:由题意x +y =⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +9y (x +y )=1+y x +9x y +9≥1+2y x ×9xy +9=16,当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧x >0,y >0,1x +9y =1,y x =9x y ,即⎩⎪⎨⎪⎧x =4,y =12时取等号,故选B .方法二:由1x +9y =1得9x +y -xy =0,即(x -1)(y -9)=9,可知x >1,y >9,所以x +y =(x -1)+(y -9)+10≥2(x -1)(y -9)+10=16,当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧x >1,y >9,1x +9y=1,x -1=y -9=3,即⎩⎪⎨⎪⎧x =4,y =12时取等号,故选B . 2.(2021·贵阳市四校联考)已知a +b =2,且a >-1,b >0,则1a +1+1b 的最小值为( )A .23B .1C .43D .32解析:选C .由a +b =2,得a +1+b =3.因为a >-1,所以a +1>0,所以1a +1+1b =13(a +1+b )⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +1+1b =13⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫2+b a +1+a +1b ≥13·⎝⎛⎭⎪⎪⎫2+2b a +1·a +1b =43,当且仅当b a +1=a +1b ,即a =12,b =32时等号成立,所以1a +1+1b 的最小值为43,故选C .3.已知x ,y 为正实数,则4x x +3y +3yx 的最小值为( )A .53B .103C .32D .3解析:选D .由题意得x >0,y >0,4x x +3y +3y x =4xx +3y+x +3y x -1≥24x x +3y·x +3yx -1=4-1=3(当且仅当x =3y 时等号成立).基本不等式的实际应用(师生共研)某车间分批生产某种产品,每批产品的生产准备费用为800元,若每批生产x件,则平均仓储时间为x8天,且每件产品每天的仓储费用为1元.为使平均到每件产品的生产准备费用与仓储费用之和最小,则每批应生产产品() A.60件B.80件C.100件D.120件【解析】若每批生产x件产品,则每件产品的生产准备费用是800x元,仓储费用是x8元,总的费用是800x+x8≥2800x·x8=20,当且仅当800x=x8,即x=80时取等号,故选B.【答案】 B利用基本不等式求解实际问题的注意事项(1)根据实际问题抽象出目标函数的表达式,再利用基本不等式求得函数的最值.(2)设变量时一般要把求最大值或最小值的变量定义为函数.(3)解应用题时,一定要注意变量的实际意义及其取值范围.(4)在应用基本不等式求函数最值时,若等号取不到,可利用函数的单调性求解.(2021·安徽安庆大观模拟)如图所示,矩形ABCD的边AB靠在墙PQ上,另外三边是由篱笆围成的.若该矩形的面积为4,则围成矩形ABCD 所需要篱笆的()A.最小长度为8 B.最小长度为4 2C .最大长度为8D .最大长度为4 2解析:选B .设BC =a ,a >0,CD =b ,b >0,则ab =4,所以围成矩形ABCD 所需要的篱笆长度为2a +b =2a +4a ≥22a ·4a =42,当且仅当2a =4a ,即a =2时取等号,此时长度取得最小值4 2.故选B .基本不等式的综合应用(多维探究) 角度一 与其他知识的交汇问题(2021·吉林通钢一中等三校第五次联考)在Rt △ABC 中,已知∠C =90°,CA =3,CB =4,P 为线段AB 上的一点,且CP →=x ·CA →|CA →|+y ·CB →|CB →|,则1x +1y 的最小值为( )A .76 B .712 C .712+33D .76+33【解析】 因为CA =3,CB =4,即|CA →|=3,|CB →|=4,所以CP →=x CA →|CA →|+y CB →|CB →|=x 3CA →+y 4CB →,因为P 为线段AB 上的一点,即P ,A ,B 三点共线, 所以x 3+y4=1(x >0,y >0),所以1x +1y =⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +1y ·⎝ ⎛⎭⎪⎫x 3+y 4=712+x 3y +y 4x ≥712+2112=712+33,当且仅当x 3y =y 4x 时等号成立,所以1x +1y 的最小值为712+33,故选C . 【答案】 C角度二 求参数的值或取值范围已知不等式(x +y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +a y ≥9对任意的正实数x ,y 恒成立,则正实数a 的最小值为________.【解析】 (x +y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +a y =1+a +y x +ax y ≥1+a +2a =(a +1)2(x ,y ,a >0),当且仅当y =ax 时取等号,所以(x +y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +a y 的最小值为(a +1)2,所以(a +1)2≥9恒成立. 所以a ≥4. 【答案】 4(1)应用基本不等式判断不等式是否成立:对所给不等式(或式子)变形,然后利用基本不等式求解.(2)条件不等式的最值问题:通过条件转化成能利用基本不等式的形式求解. (3)求参数的值或范围:观察题目特点,利用基本不等式确定相关成立条件,从而得参数的值或范围.1.已知x >0,y >0,lg 2x +lg 8y =lg 2,则1x +13y 的最小值是( ) A .2 B .2 2 C .4D .2 3解析:选C .因为lg 2x +lg 8y =lg 2,所以lg(2x ·8y )=lg 2,所以2x +3y =2,所以x +3y =1.因为x >0,y >0,所以1x +13y =(x +3y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +13y =2+3y x +x 3y ≥2+23y x ·x 3y =4,当且仅当x =3y =12时取等号,所以1x +13y 的最小值为4.故选C .2.设等差数列{a n }的公差是d ,其前n 项和是S n ,若a 1=d =1,则S n +8a n的最小值是________.解析:a n =a 1+(n -1)d =n ,S n =n (1+n )2,所以S n +8a n =n (1+n )2+8n =12(n +16n +1) ≥12⎝⎛⎭⎪⎫2n ·16n +1=92,当且仅当n =4时取等号.所以S n +8a n 的最小值是92.答案:923.已知函数f (x )=x 2+ax +11x +1(a ∈R ),若对于任意的x ∈N *,f (x )≥3恒成立,则a 的取值范围是________.解析:对任意x ∈N *,f (x )≥3恒成立, 即x 2+ax +11x +1≥3恒成立,即a ≥-⎝ ⎛⎭⎪⎫x +8x +3.设g (x )=x +8x ,当x =8x ,即x =22时,g (x )取得最小值,又x ∈N *,则g (2)=6,g (3)=173.因为g (2)>g (3),所以g (x )min =173, 所以-⎝ ⎛⎭⎪⎫x +8x +3≤-83,所以a ≥-83,故a 的取值范围是⎣⎢⎡⎭⎪⎫-83,+∞.答案:⎣⎢⎡⎭⎪⎫-83,+∞核心素养系列12 逻辑推理——利用基本不等式连续放缩求最值已知a >b >0,那么a 2+1b (a -b )的最小值为________.【解析】 因为a >b >0,所以a -b >0,所以b (a -b )≤⎝⎛⎭⎪⎫b +a -b 22=a 24,所以a 2+1b (a -b )≥a 2+4a 2≥2a 2·4a 2=4,当且仅当b =a -b 且a 2=4a 2,即a =2且b =22时取等号,所以a 2+1b (a -b )的最小值为4.【答案】 4设a >b >0,则a 2+1ab +1a (a -b )的最小值是________.【解析】 因为a >b >0,所以a -b >0,所以a 2+1ab +1a (a -b )=(a 2-ab )+1(a 2-ab )+1ab +ab ≥2(a 2-ab )·1(a 2-ab )+21ab ×ab =4(当且仅当a 2-ab =1a 2-ab且1ab =ab ,即a =2,b =22时取等号).【答案】 4利用基本不等式求函数或代数式的最值时一定要注意验证等号是否成立,特别是当连续多次使用基本不等式时,一定要注意每次是否能保证等号成立,并且注意取等号的条件的一致性,因此在利用基本不等式处理问题时,列出等号成立的条件不仅是解题的必要步骤,也是检验转换是否有误的一种方法.已知正实数a ,b ,c ,d 满足a +b =1,c +d =1,则1abc +1d 的最小值是( )A .10B .9C .42D .3 3解析:选B .因为a +b =1,a >0,b >0,所以ab ≤⎝⎛⎭⎪⎫a +b 22=14,所以1ab ≥4,当且仅当a =b =12时取等号.又因为c +d =1,c >0,d >0,所以1abc +1d ≥4·1c +1d =(c +d )·⎝ ⎛⎭⎪⎫4c +1d =5+4d c +cd ≥5+24d c ·c d =9,当且仅当a =b =12,且c =23,d =13时取等号,即1abc +1d 的最小值为9,故选B .[A 级 基础练]1.若正实数x ,y 满足x +y =2,则1xy 的最小值为( ) A .1 B .2 C .3D .4解析:选A .因为正实数x ,y 满足x +y =2, 所以xy ≤(x +y )24=224=1,所以1xy ≥1.2.若a >0,b >0,a +b =ab ,则a +b 的最小值为( ) A .2 B .4 C .6D .8解析:选B .方法一:由于a +b =ab ≤(a +b )24,因此a +b ≥4或a +b ≤0(舍去),当且仅当a =b =2时取等号,故选B .方法二:由题意,得1a +1b =1,所以a +b =(a +b )(1a +1b )=2+a b +ba ≥2+2=4,当且仅当a =b =2时取等号,故选B .方法三:由题意知a =b b -1(b >1),所以a +b =b b -1+b =2+b -1+1b -1≥2+2=4,当且仅当a =b =2时取等号,故选B .3.已知f (x )=x 2-2x +1x ,则f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,3上的最小值为( ) A .12 B .43 C .-1D .0解析:选D .f (x )=x 2-2x +1x =x +1x -2≥2-2=0,当且仅当x =1x ,即x =1时取等号.又1∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,3,所以f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,3上的最小值是0.4.若实数a ,b 满足1a +2b =ab ,则ab 的最小值为( ) A . 2 B .2 C .2 2D .4解析:选C .因为1a +2b =ab ,所以a >0,b >0, 由ab =1a +2b ≥21a ×2b =22ab ,所以ab ≥22(当且仅当b =2a 时取等号), 所以ab 的最小值为2 2. 5.设x >0,则函数y =x +22x +1-32的最小值为( ) A .0 B .12 C .1D .32解析:选A .y =x +22x +1-32=⎝ ⎛⎭⎪⎫x +12+1x +12-2≥2⎝ ⎛⎭⎪⎫x +12·1x +12-2=0,当且仅当x +12=1x +12,即x =12时等号成立.所以函数的最小值为0.故选A .6.(2021·四省八校第二次质量检测)已知a =(1,x ),b =(y ,1),x >0,y >0.若a ∥b ,则xyx +y的最大值为( )A .12B .1C . 2D .2解析:选A .方法一:a ∥b ⇒xy =1,所以y =1x ,所以xy x +y =1x +y =1x +1x ≤12x ×1x=12(当且仅当x =1x ,即x =1时取等号),所以xy x +y 的最大值为12,故选A .方法二:a ∥b ⇒xy =1,又x >0,y >0,所以xy x +y =1x +y ≤12xy=12(当且仅当x =y =1时取等号),所以xy x +y的最大值为12,故选A . 7.(2020·高考天津卷)已知a >0,b >0,且ab =1,则12a +12b +8a +b 的最小值为________.解析:依题意得12a +12b +8a +b =a +b 2ab +8a +b =a +b 2+8a +b≥2a +b 2×8a +b =4,当且仅当⎩⎪⎨⎪⎧a >0,b >0,ab =1,a +b2=8a +b,即⎩⎪⎨⎪⎧ab =1,a +b =4时取等号.因此,12a +12b +8a +b 的最小值为4.答案:48.(2020·高考江苏卷)已知5x 2y 2+y 4=1(x ,y ∈R ),则x 2+y 2的最小值是__________.解析:方法一:由5x 2y 2+y 4=1得x 2=15y 2-y 25,则x 2+y 2=15y 2+4y 25≥215y 2·4y 25=45,当且仅当15y 2=4y 25,即y 2=12时取等号,则x 2+y 2的最小值是45. 方法二:4=(5x 2+y 2)·4y 2≤⎣⎢⎡⎦⎥⎤(5x 2+y 2)+4y 222=254·(x 2+y 2)2,则x 2+y 2≥45,当且仅当5x 2+y 2 =4y 2=2,即x 2=310,y 2=12时取等号,则x 2+y 2的最小值是45.答案:459.(1)当x <32时,求函数y =x +82x -3的最大值;(2)设0<x <2,求函数y =x (4-2x )的最大值. 解:(1)y =12(2x -3)+82x -3+32=-⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫3-2x 2+83-2x +32. 当x <32时,有3-2x >0, 所以3-2x 2+83-2x ≥23-2x 2·83-2x=4,当且仅当3-2x 2=83-2x ,即x =-12(x =72舍去)时取等号. 于是y ≤-4+32=-52, 故函数的最大值为-52. (2)因为0<x <2,所以2-x >0, 所以y =x (4-2x )=2·x (2-x )≤2·x +2-x2=2,当且仅当x =2-x ,即x =1时取等号, 所以当x =1时,函数y =x (4-2x )取最大值,为 2.10.已知x >0,y >0,且2x +8y -xy =0,求 (1)xy 的最小值; (2)x +y 的最小值.解:(1)由2x +8y -xy =0,得8x +2y =1, 又x >0,y >0, 则1=8x +2y ≥2 8x ·2y =8xy. 得xy ≥64,当且仅当x =16,y =4时,等号成立. 所以xy 的最小值为64.(2)由2x +8y -xy =0,得8x +2y =1, 则x +y =⎝ ⎛⎭⎪⎫8x +2y ·(x +y )=10+2x y +8yx ≥10+22x y ·8yx =18.当且仅当x =12,y =6时等号成立, 所以x +y 的最小值为18.[B 级 综合练]11.已知a >0,b >0,若不等式3a +1b ≥ma +3b 恒成立,则m 的最大值为( )A .9B .12C .18D .24解析:选B .由3a +1b ≥ma +3b,得m ≤(a +3b )⎝ ⎛⎭⎪⎫3a +1b =9b a +ab +6.又9b a +ab +6≥29+6=12,当且仅当9b a =ab ,即a =3b 时等号成立, 所以m ≤12,所以m 的最大值为12. 12.(2020·福建龙岩一模)已知x >0,y >0,且1x +1+1y =12,则x +y 的最小值为( )A .3B .5C .7D .9解析:选C .因为x >0,y >0.且1x +1+1y =12,所以x +1+y =2⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +1+1y (x +1+y )=2(1+1+yx +1+x +1y )≥2⎝⎛⎭⎪⎪⎫2+2y x +1·x +1y =8,当且仅当y x +1=x +1y ,即x =3,y =4时取等号,所以x +y ≥7,故x +y 的最小值为7,故选C .13.若a +b ≠0,则a 2+b 2+1(a +b )2的最小值为________.解析:a 2+b 2+1(a +b )2≥(a +b )22+1(a +b )2≥212=2,当且仅当a=b =2-34时,a 2+b 2+1(a +b )2取得最小值 2. 答案: 214.某厂家拟定在2021年举行促销活动,经调查测算,该产品的年销量(即该厂的年产量)x 万件与年促销费用m (m ≥0)万元满足x =3-km +1(k 为常数).如果不搞促销活动,那么该产品的年销量只能是1万件.已知2021年生产该产品的固定投入为8万元,每生产1万件该产品需要再投入16万元,厂家将每件产品的销售价格定为每件产品平均成本的 1.5倍(产品成本包括固定投入和再投入两部分资金).(1)将2021年该产品的利润y 万元表示为年促销费用m 万元的函数; (2)该厂家2021年的促销费用投入多少万元时,厂家利润最大? 解:(1)由题意知,当m =0时,x =1(万件), 所以1=3-k ⇒k =2,所以x =3-2m +1(m ≥0),每件产品的销售价格为1.5×8+16xx (元), 所以2021年的利润y =1.5x ×8+16xx -8-16x -m =-⎣⎢⎡⎦⎥⎤16m +1+(m +1)+29(m ≥0). (2)因为m ≥0时,16m +1+(m +1)≥216=8, 所以y ≤-8+29=21,当且仅当16m +1=m +1⇒m =3时,y max =21.故该厂家2021年的促销费用投入3万元时,厂家的利润最大,为21万元.[C 级 提升练]15.已知P 是面积为1的△ABC 内的一点(不含边界),若△P AB ,△P AC 和△PBC 的面积分别为x ,y ,z ,则y +z x +1y +z的最小值是( )A .23+13B .3+23C .13D .3解析:选D .因为x +y +z =1,0<x <1,0<y <1,0<z <1,所以y +z x +1y +z =1-x x+11-x =1-x x +1-x +x 1-x =1-x x +x1-x+1≥21-x x ·x1-x+1=3,当且仅当x 1-x =1-x x ,即x =12时等号成立,所以y +z x +1y +z的最小值为3.故选D . 16.(2021·洛阳市统考)已知x >0,y >0,且1x +2y =1,则xy +x +y 的最小值为________.解析:因为1x +2y =1,所以2x +y =xy ,所以xy +x +y =3x +2y ,因为3x +2y =(3x +2y )(1x +2y )=7+6x y +2yx ,且x >0,y >0,所以3x +2y ≥7+43,所以xy +x +y 的最小值为7+4 3.答案:7+4 3。

基本不等式和其应用

基本不等式和其应用

由题意,先局部运用基本不等式,再利用不等式的性质即可得证. 证明 ∵x>0,y>0,z>0,
∴xy+xz≥2 xyz>0,xy+yz≥2 yxz>0,
xz+yz≥2 zxy>0,
∴xy+xz xy+yzxz+yz≥8
yz· xz· xyz
xy=8.
当且仅当 x=y=z 时等号成立.
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利用基本不等式证明不等式是综合法证明不等式的一种情况,证 明思路是从已证不等式和问题的已知条件出发,借助不等式的性 质和有关定理,经过逐步的逻辑推理最后转化为需证问题.
(1)依题意,得(x+1)(2y+1)=9, ∴(x+1)+(2y+1)≥2 x+12y+1=6, 即 x+2y≥4.
当且仅当xx+ +12= y+22y+xy=1,8, 即xy==12, 时等号成立. ∴x+2y 的最小值是 4. (2)∵a>b>0,∴b(a-b)≤b+2a-b2=a42, 当且仅当 a=2b 时等号成立.
以上三个小题都不具备应用基本不等式求最值的三个条件,可将 负数转化为正数,通过添项、拆项或变系数,使其积(或和)转化 为定值.
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解 (1)∵x<0,∴-x>0, ∴f(x)=2+4x+x=2--4x+-x.
∵-4x+(-x)≥2 4=4, 当且仅当-x=-4x,即 x=-2 时等号成立. ∴f(x)=2--4x+-x≤2-4=-2, ∴f(x)的最大值为-2. (2)∵x>1,∴x-1>0, ∴f(x)=x+x-1 1=x-1+x-1 1+1 ≥2 x-1·x-1 1+1=2+1=3.
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代入①式得,a=160,从而 b=180, 即当 a=160,b=180 时,S 取得最大值. ∴铝合金窗的宽为 160 cm,高为 180 cm 时,可使透光部分的面 积最大.
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算术平均数与几何平均数——基本不等式
知识要点:
1.如果,a b ∈ ,那么2
2
a b + 2ab (当且仅当 时取“=”号);反之,
ab 22
2
a b +也成立。

2.如果,a b ∈ ,那么
2
a b
+≥ (当且仅当a b =时取“=”号);反之,ab ≤ 也成立。

3.把2
a b +称,a b 的
;把,a b 的
;不等式,)2a b
a b R *+≥∈可叙述为 ;
疑误知识辨析:
例1. 若,a b R ∈,求证:222||a b ab +≥; 例2.x R *
∈,求证:1
2x x
+≥; 经典名题:
例3.已知0a b >>,全集,{|}2
a b
U R M x b x +==<<

{},{|N x x a P x b x =<<=<≤,则
A .U P M C N =⋂;
B .U P N
C M =⋂;C .P N M =⋂;
D .P N M =⋃; 例4.已知,,{|0}a b c x x ∈>,证明:(1)1
1
()()4a b c a b c
+++≥+; (2
2
21()2
a b c ++。

同步训练:
一、选择题
1.“a 是正数,b
是正数”是“a b +≥ 的
A .充分不必要条件;
B .必要不充分条件;
C .充要条件;
D .既不充分也不必要条件。

2.若a 、b
都是正实数,则在不等式2
2
2,a b ab a b +≥+≥22,2a b a b
a b b a b a
+≥++≥ 中不正确的个数是
A .0;
B .1;
C .2;
D .3
3.,x y R *
∈,则下列不等式中等号不成立的是
A .11
21
x x x x
+
+≥+; B .11()()4x y x y ++≥;
C .11
()()4x y x y
++≥; D .222lg lg lg lg ()22x y x y ++≤ 二、填空题
4.已知2
211(3),()22
x P a a Q a -=+
>=-,则P 、Q 的大小关系是 ; 5.若a 、b 、c >0,则b c c a a b
a b c
+++++≥ ; 6.下列不等式的证明过程 ①若,a b R ∈、

2b a a b ≥=+;②若0x >,
则1cos 2cos x x +≥=;③若0x <
,则44x x +
≤;④若a b R ∈、且0ab <,

[()()]2a b a b b a b a +=--+-≤--。

证明过程正确的是 。

三、解答题:
7.证明222a b ab +≥下面的几种变形:(1)222||2a b ab ab +≥≥±;(2)2
2
21
()2
a b a b +≥
+;(3)2
()4a b ab +≥;(4)(0)a b a b ab b a --≥>;(5)222
()22
a b a b ++≥ 8.(1)已知a b c R ∈、、,求证:222
ac ab bc a b c ++≤++;
(2)已知实数a b x y 、、、满足2
2
2
2
1,1a b x y +=+=,求证:1ax by +≤。

9.设a 、b 、c
)a b c >++。

10.设a 、b 、c 为正数,证明:222
a b c a b c b c a
++≥++。

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