(浙江专版)2020版高考数学一轮复习第二章不等式第五节基本不等式学案(含解析).doc
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1、1第五节 基本不等式1基本不等式 aba b2(1)基本不等式成立的条件: a0, b0.(2)等号成立的条件:当且仅当 a b.2几个重要的不等式(1)a2 b2 2 ab(a, bR);(2) 2( a, b 同号);ba ab(3)ab 2(a, bR);(4) 2 (a, bR)(a b2 ) (a b2 ) a2 b223算术平均数与几何平均数设 a0, b0,则 a, b 的算术平均数为 ,几何平均数为 ,基本不等式可叙述a b2 ab为:两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数4利用基本不等式求最值问题已知 x0, y0,则(1)如果 xy 是定值 p,那么当且仅当 x y 时
2、, x y 有最小值是 2 (简记:积定和最p小)(2)如果 x y 是定值 q,那么当且仅当 x y 时, xy 有最大值是 (简记:和定积最大)q24小题体验1(教材习题改编)设 x, yR ,且 x y18,则 xy 的最大值为_答案:812若实数 x, y 满足 xy1,则 x22 y2的最小值为_解析: x22 y2 x2( y)22 x( y)2 ,2 2 2所以 x22 y2的最小值为 2 .2答案:2 21使用基本不等式求最值, “一正” “二定” “三相等”三个条件缺一不可2 “当且仅当 a b 时等号成立”的含义是“ a b”是等号成立的充要条件,这一点至关重要,忽略它往往
3、会导致解题错误23连续使用基本不等式求最值,要求每次等号成立的条件一致小题纠偏1下列不等式一定成立的是( )Alg lg x(x0)(x214)Bsin x 2( x k, kZ)1sin xC x212| x|(xR)D. 1( xR)1x2 1解析:选 C 对于 A 选项,当 x 时,lg lg x,故 A 不一定正确;B 选项,12 (x2 14)需要满足当 sin x0 时,不等式才成立,故 B 也不正确; C 选项等价于(| x|1) 20,显然正确;D 选项不正确, x211,0 1.1x2 12若 f(x) x (x2)在 x n 处取得最小值,则 n 等于( )1x 2A. B
4、352C. D472答案:B3函数 f(x) x 的值域为_1x答案:(,22,)考 点 一 利 用 基 本 不 等 式 求 最 值 重 点 保 分 型 考 点 师 生 共 研 典例引领1设直角坐标系 xOy 平面内的三点 A(1,2), B(a,1), C( b,0),其中a0, b0,若 A, B, C 三点共线,则 的最小值为( )1a 2bA4 B6C8 D9解析:选 C 由题意得, ( a1,1), ( b1,2)因为 A, B, C 三点共AB AC 线,所以 2(a1)( b1)0,即 2a b1.又 a0, b0,所以 (2 a b)1a 2b34 42 8,当且仅当 b2 a
5、 时等号成立,故选 C.(1a 2b) ba 4ab ba4ab 122设 a b0,则 a2 的最小值是( )1ab 1a a bA1 B2C3 D4解析:选 D a2 ( a2 ab) ab2 1ab 1a a b 1 a2 ab 1ab 2 4,当且仅当 a2 ab 且 ab,即 a a2 ab 1 a2 ab 1abab 1a2 ab 1ab, b 时取等号2223(2018嘉兴高三测试)已知 a0, b0,且满足 3a b a2 ab,则 2a b 的最小值为_解析:由 a0, b0,3 a b a2 ab,可得 b 0,a2 3a1 a解得 1 a3.故 2a b2 a a1 32
6、 32 3,a2 3a1 a 2a 1 a 1 2a 1 2当且仅当 a1 ,2a 1即 a1 , b1 时取等号2故 2a b 的最小值为 32 .2答案:32 2由题悟法利用基本不等式解决条件最值的关键是构造和为定值或积为定值,主要有两种思路(1)对条件使用基本不等式,建立所求目标函数的不等式求解常用的方法有:拆项法、变系数法、凑因子法、换元法、整体代换法等(2)条件变形,进行“1”的代换求目标函数最值即时应用1若 a0, b0, ab1 a b,则 a b 的最小值为_解析:1 a b ab 2,(a b2 )( a b)24( a b)40. a b22 或 a b22 .2 24 a
7、0, b0, a b22 .2 a b 的最小值为 22 .2答案:22 22(2018杭州质检)已知正数 x, y 满足 x22 xy30,则 2x y 的最小值是_解析:由题意得 y ,3 x22x2 x y2 x 3,3 x22x 3x2 32x 32(x 1x)当且仅当 x y1 时,等号成立答案:33已知正数 x, y 满足 x2 y1,求 的最小值1x 1y解: x, y 为正数,且 x2 y1, ( x2 y)1x 1y (1x 1y)3 32 ,2yx xy 2当且仅当 ,2yx xy即当 x 1, y1 时等号成立222 的最小值为 32 .1x 1y 2考 点 二 基 本
8、不 等 式 的 实 际 应 用 重 点 保 分 型 考 点 师 生 共 研 典例引领如图,设矩形 ABCD(AB BC)的周长为 24,把它沿 AC 翻折,翻折后 AB交 DC 于点 P,设 AB x.(1)用 x 表示 DP;(2)用 x 表示 ADP 的面积;(3)求 ADP 面积的最大值及此时 x 的值解:(1) AB x, AD12 x,又 DP PB, AP AB PB AB DP x DP,由勾股定理有(12 x)2 DP2( x DP)2,5 DP12 (6 x12)72x(2)S ADP ADDP (12 x)12 12 (12 72x)108 (6 x12)(6x432x)(
9、3)6 x12,6 x 2 72 ,432x 6x432x 2 S ADP108 10872 ,(6x432x) 2当且仅当 6x ,即 x6 时取等号432x 2当 x6 时, ADP 的面积取最大值 10872 .2 2由题悟法解实际应用题的 3 个注意点(1)设变量时一般要把求最大值或最小值的变量定义为函数(2)根据实际问题抽象出函数的解析式后,只需利用基本不等式求得函数的最值(3)在求函数的最值时,一定要在定义域(使实际问题有意义的自变量的取值范围)内求解即时应用某房地产开发公司计划在一楼区内建造一个长方形公园 ABCD,公园由形状为长方形的休闲区 A1B1C1D1和人行道(阴影部分)
10、组成已知休闲区 A1B1C1D1的面积为 4 000 m2,人行道的宽分别为 4 m 和 10 m(如图所示)(1)设休闲区的长和宽的比 x(x1),求公园 ABCD 所占面积 S 关于 x 的函数|A1B1|B1C1|S(x)的解析式;(2)要使公园所占面积最小,则休闲区 A1B1C1D1的长和宽该如何设计?解:(1)设休闲区的宽为 a m,则长为 ax m,由 a2x4 000,得 a .2010x则 S(x)( a8)( ax20) a2x(8 x20) a1604 000(8 x20) 160 80 4 160( x1)2010x 10(2x 5x)(2)S(x)80 4 16080
11、2 4 1601 6004 1605 10(2x 5x) 10 2x5x6760,当且仅当 2 ,即 x 时,等号成立,此时 a40, ax100.x5x 52所以要使公园所占面积最小,休闲区 A1B1C1D1的长和宽应分别设计为 100 m,40 m.考 点 三 利 用 基 本 不 等 式 求 参 数 的 取 值 范 围 重 点 保 分 型 考 点 师 生 共 研 典例引领1已知函数 f(x) x 2 的值域为(,04,),则 a 的值是( )axA. B.12 32C1 D2解析:选 C 由题意可得 a0,当 x0 时, f(x) x 22 2,ax a当且仅当 x 时取等号;a当 x0
12、时, f(x) x 22 2,ax a当且仅当 x 时取等号,a所以Error! 解得 a1.2已知函数 f(x) (aR),若对于任意的 xN *, f(x)3 恒成立,则 ax2 ax 11x 1的取值范围是_解析:对任意 xN *, f(x)3,即 3 恒成立,即 a 3.设 g(x)x2 ax 11x 1 (x 8x) x , xN *,则 g(x) x 4 ,当 x2 时等号成立,又 g(2)6, g(3)8x 8x 2 2 . g(2) g(3), g(x)min . 3 ,173 173 (x 8x) 83 a ,故 a 的取值范围是 .83 83, )答案: 83, )由题悟法
13、求解含参数不等式的求解策略(1)观察题目特点,利用基本不等式确定相关成立条件,从而得参数的值或取值范围(2)在处理含参数的不等式恒成立问题时,往往将已知不等式看作关于参数的不等式,体现了主元与次元的转化即时应用71已知不等式( x y) 9 对任意的正实数 x, y 恒成立,则正实数 a 的最小值为(1x ay)( )A2 B4C6 D8解析:选 B ( x y) 1 a 1 a2 ( 1) 2(x, y, a0),当且(1x ay) yx axy a a仅当 y x 时取等号,所以 (x y) 的最小值为( 1) 2,于是( 1) 29 恒成a (1x ay) a a立所以 a4,故选 B.
14、2已知正数 x, y 满足 x2 (x y)恒成立,则实数 的最小值为2xy_解析:依题意得 x2 x( x2 y)2( x y),即 2(当且仅当 x2 y2xyx 22xyx y时取等号),即 的最大值为 2.又 ,因此有 2,即 的最小值为x 22xyx y x 22xyx y2.答案:2 一抓基础,多练小题做到眼疾手快1已知 f(x) ,则 f(x)在 上的最小值为( )x2 2x 1x 12, 3A. B. C1 D012 43解析:选 D 因为 x ,所以 f(x) x 2220,当且仅当12, 3 x2 2x 1x 1xx ,即 x1 时取等号1x所以 f(x)在 上的最小值为
15、0.12, 32当 x0 时, f(x) 的最大值为( )2xx2 1A. B112C2 D4解析:选 B x0,8 f(x) 1,2xx2 1 2x 1x 22当且仅当 x ,即 x1 时取等号1x3(2018哈尔滨二模)若 2x2 y1,则 x y 的取值范围是( )A0,2 B2,0C2,) D(,2解析:选 D 由 12 x2 y2 ,变形为 2x y ,即 x y2,当且仅当2x2y14x y 时取等号,故 x y 的取值范围是(,24(2018宁波模拟)已知实数 x, y 均大于零,且 x2 y4,则 log2xlog 2y 的最大值为_解析:因为 log2xlog 2ylog 2
16、2xy1log 2 21211,(x 2y2 )当且仅当 x2 y2,即 x2, y1 时等号成立,所以 log2xlog 2y 的最大值为 1.答案:15若正数 x, y 满足 4x29 y23 xy30,则 xy 的最大值为_解析:因为 x0, y0,所以 304 x29 y23 xy2 3 xy15 xy,36x2y2所以 xy2,当且仅当 4x29 y2,即 x , y 时等号成立3233故 xy 的最大值为 2.答案:2 二保高考,全练题型做到高考达标1若 a, bR,且 ab0,则下列不等式中,恒成立的是( )A a2 b22 ab B a b2 abC. D. 21a 1b 2a
17、b ba ab解析:选 D ab0, a, b 是同号, 2 2,当且仅当 a b 时等号ba ab baab成立故选 D.2已知 a0, b0, a, b 的等比中项是 1,且 m b , n a ,则 m n 的最小值1a 1b是( )A3 B49C5 D6解析:选 B 由题意知 ab1, m b 2 b, n a 2 a, m n2( a b)41a 1b 4,当且仅当 a b1 时取等号ab3(2018义乌六校统测) a, bR,且 2a3 b2,则 4a8 b的最小值是( )A2 B46 2C2 D42解析:选 D 4 a8 b2 2a2 3b2 4,当且仅当 a , b 时取等号,
18、最22a 3b12 13小值为 4.4把长为 12 cm 的细铁丝截成两段,各自围成一个正三角形,那么这两个正三角形面积之和的最小值是( )A. cm2 B4 cm 2323C3 cm2 D2 cm22 3解析:选 D 设两段长分别为 x cm,(12 x)cm,则 S 2 234(x3) 34(12 x3 ) 336 2 ,当且仅当 x12 x,即 x6 时取等号故x2 12 x 2336 x 12 x 22 3两个正三角形面积之和的最小值为 2 cm2.35若实数 a, b 满足 ,则 ab 的最小值为( )1a 2b abA. B22C2 D42解析:选 C 因为 ,所以 a0, b0,
19、1a 2b ab由 2 2 ,ab1a 2b 1a2b 2ab得 ab2 (当且仅当 b2 a 时取等号),2所以 ab 的最小值为 2 .26已知 a0, b0,若不等式 恒成立,则 m 的最大值为( )3a 1b ma 3bA9 B12C18 D24解析:选 B 由 ,3a 1b ma 3b10得 m( a3 b) 6.(3a 1b) 9ba ab又 62 612,9ba ab 9当且仅当 ,即 a3 b 时等号成立,9ba ab m12, m 的最大值为 12.7(2018金华十校联考)已知实数 x, y, z 满足Error!则 xyz 的最小值为_解析:由 xy2 z1,得 z ,1
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