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新人教A版新教材学高中数学必修第一册第二章一元二次函数方程和不等式基本不等式讲义

来源:华佗养生网


最新课程标准:掌握基本不等式错误!≤错误!(a,b≥0).结合具体实例,能用基本不等式解决简单的最大值或最小值问题.

知识点 基本不等式

(1)重要不等式:对于任意实数a、b,都有a2+b2≥2ab,当且仅当a=b时,等号成立.

(2)基本不等式:错误!≤错误!(a>0,b>0),当且仅当a=b时,等号成立.其中错误!和错误!分别叫做正数a,b的算术平均数和几何平均数.

错误! 基本不等式错误!≤错误!(a,b∈R+)的应用:

(1)两个正数的和为定值时,它们的积有最大值,即若a>0,b>0,且a +b=M,

M为定值,则ab≤错误!,当且仅当a=b时等号成立.即:a +b=M,M为定值时,(ab)

max=错误!.

(2)两个正数的积为定值时,它们的和有最小值,即若a>0,b>0,且ab =P,P为定值,则a +b≥2错误!,当且仅当a =b时等号成立. [基础自测]

1.已知a,b∈R,且ab>0,则下列结论恒成立的是( )

A.a2+b2>2ab B.a+b≥2错误! C.错误!+错误!>错误! D.错误!+错误!≥2

解析:对于A,当a=b时,a2+b2=2ab,所以A错误;对于B,C,虽然ab>0,只能说明a,b同号,当a,b都小于0时,B,C错误;对于D,因为ab>0,所以错误!>0,错误!>0,所以错误!+错误!≥2 错误!,即错误!+错误!≥2成立.

答案:D

2.若a>1,则a+错误!的最小值是( ) A.2 B.a C.错误! D.3

解析:a>1,所以a—1>0,

所以a+错误!=a—1+错误!+1≥2错误!+1=3. 当且仅当a—1=错误!即a=2时取等号. 答案:D

3.下列不等式中,正确的是( ) A.a+错误!≥4 B.a2+b2≥4ab C.错误!≥错误! D.x2+错误!≥2错误!

解析:a<0,则a+错误!≥4不成立,故A错;a=1,b=1,a2+b2<4ab,故B错,a=4,b=16,则错误!<错误!,故C错误;由基本不等式可知D项正确.

答案:D

4.已知x,y都是正数.

(1)如果xy=15,则x+y的最小值是________. (2)如果x+y=15,则xy的最大值是________.

解析:(1)x+y≥2错误!=2错误!,即x+y的最小值是2错误!;当且仅当x=y=错误!时取最小值.

(2)xy≤错误!2=错误!2=错误!, 即xy的最大值是错误!.

当且仅当x=y=错误!时xy取最大值. 答案:(1)2错误! (2)错误!

第1课时 基本不等式

题型一 对基本不等式的理解[经典例题]

例1 (1)下列不等式中,不正确的是( ) A.a2+b2≥2|a||b| B.错误!≥2a—b(b≠0) C.错误!2≥错误!—1(b≠0) D.2(a2+b2)≥(a+b)2 1若x∈R,则x+错误!≥2; 2若a<0,b<0,则ab+错误!≥2;

3不等式错误!+错误!≥2成立的条件是x>0且y>0.其中正确命题的序号是________. 【解析】 (1)A中,a2+b2=|a|2+|b|2≥2|a||b|,所以A正确.由a2+b2≥2

ab,得a2≥2ab—b2.B中,当b<0时,错误!≤2a—b,所以B不正确.C中,b≠0,

则错误!2≥错误!—1,所以C正确.D中,由a2+b2≥2ab,得2(a2+b2)≥a2+b2+2ab=(a+b)2,所以

D正确.

1.举反例、基本不等式⇒逐个判断. 2.明确基本不等式成立的条件⇒逐个判断. 【答案】(1)B

【解析】(2)只有当x>0时,才能由基本不等式得到x+错误!≥2错误!=2,故1错误;当a<0,b<0时,ab>0,由基本不等式可得ab+错误!≥2错误!=2,故2正确;由基本不等式可知,当错误!>0,错误!>0时,有错误!+错误!≥2错误!=2成立,这时只需x与y同号即可,故3错误.

基本不等式的两个关注点

(1)正数:指式子中的a,b均为正数, (2)相等:即“=”成立的条件.

【答案】(2)2

跟踪训练1 设0解析:0答案:B

利用基本不等式时先要确定成立的条件,有的要适当变形处理. 题型二 利用基本不等式求最值[教材P45例2] 例2 已知x,y都是正数,求证:

(1)如果积xy等于定值P,那么当x=y时,和x+y有最小值2错误!; (2)如果和x+y等于定值S,那么当x=y时,积xy有最大值错误!S2. 【证明】 因为x,y都是正数,所以错误!≥错误!. (1)当积xy等于定值P时,错误!≥错误!, 所以x+y≥2错误!,

当且仅当x=y时,上式等号成立.于是,当x=y时,和x+y有最小值2错误!. (2)当和x+y等于定值S时,错误!≤错误!, 所以xy≤错误!S2,

当且仅当x=y时,上式等号成立.于是,当x=y时,积xy有最大值错误!S2. 积是定值,和有最小值. 和是定值,积有最大值. 教材反思

1.利用基本不等式求最值的策略

2.通过消元法利用基本不等式求最值的方法

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.

特别提醒:利用基本不等式求函数最值,千万不要忽视等号成立的条件.

跟踪训练2 (1)已知x>0,y>0,且x+y=8,则 (1+x)(1+y)的最大值为( )

A.16 B.25 C.9 D.36

(2)若正实数x,y满足x+2y+2xy—8=0,则x+2y的最小值( ) A.3 B.4 C.错误! D.错误!

解析:(1)因为x>0,y>0,且x+y=8,

所以(1+x)(1+y)=1+x+y+xy=9+xy≤9+错误!2=9+42=25, 因此当且仅当x=y=4时, (1+x)·(1+y)取最大值25.

(2)因为正实数x,y满足x+2y+2xy—8=0, 所以x+2y+错误!2—8≥0. 设x+2y=t>0, 所以t+错误!t2—8≥0, 所以t2+4t—32≥0, 即(t+8)(t—4)≥0, 所以t≥4,

故x+2y的最小值为4. 答案:(1)B (2)B 错误!

1.展开(1+x)(1+y)⇒将x+y=8代入⇒用基本不等式求最值.

2.利用基本不等式得x+2y+错误!2—8≥0⇒设x+2y=t>0,解不等式求出x+2y的最小值.

易错点 利用基本不等式求最值

例 若正数x,y满足x+3y=5xy,则3x+4y的最小值是( ) A.错误! B.错误! C.5 D.6

【错解】 由x+3y=5xy⇒5xy≥2错误!,

因为x>0,y>0,所以25x2y2≥12xy,即xy≥错误!. 所以3x+4y≥2错误!≥2错误!=错误!, 当且仅当3x=4y时取等号, 故3x+4y的最小值是错误!.

错误的根本原因是忽视了两次使用基本不等式,等号成立的条件必须一致.

【正解】 由x+3y=5xy可得错误!+错误!=1,所以3x+4y=(3x+4y)错误!=错误!+错误!+错误!+错误!≥错误!+2错误!=错误!+错误!=5,

当且仅当x=1,y=错误!时取等号, 故3x+4y的最小值是5. 答案:C

课时作业 8

一、选择题

1.给出下列条件:1ab>0;2ab<0;3a>0,b>0;4a<0,b<0,其中能使错误!+错误!≥2成立的条件有( )

A.1个 B.2个 C.3个 D.4个

解析:当错误!,错误!均为正数时,错误!+错误!≥2,故只须a、b同号即可,∴134均可以.

答案:C

2.已知t>0,则y=错误!的最小值为( ) A.—1 B.—2 C.2 D.—5

解析:依题意得y=t+错误!—4≥2错误!—4=—2,等号成立时t=1,即函数y=错误!(t>0)的最小值是—2.

答案:B

3.若a≥0,b≥0,且a+b=2,则( ) A.ab≤错误! B.ab≥错误! C.a2+b2≥2 D.a2+b2≤3 解析:∵a2+b2≥2ab,

∴(a2+b2)+(a2+b2)≥(a2+b2)+2ab, 即2(a2+b2)≥(a+b)2=4, ∴a2+b2≥2. 答案:C

4.若a,b都是正数,则错误!错误!的最小值为( ) A.7 B.8 C.9 D.10

解析:因为a,b都是正数,所以错误!错误!=5+错误!+错误!≥5+2错误!=9,当且仅当b=2a>0时取等号.

答案:C 二、填空题

5.不等式a2+1≥2a中等号成立的条件是________.

解析:当a2+1=2a,即(a—1)2=0时“=”成立,此时a=1. 答案:a=1

6.设a+b=M(a>0,b>0),M为常数,且ab的最大值为2,则M等于________. 解析:因为a+b=M(a>0,b>0), 由基本不等式可得,ab≤错误!2=错误!, 因为ab的最大值为2,

所以错误!=2,M>0,所以M=2错误!. 答案:2错误!

7.已知x>0,y>0,且错误!+错误!=1,则3x+4y的最小值是________. 解析:因为x>0,y>0,错误!+错误!=1,

所以3x+4y=(3x+4y)错误!=13+错误!+错误!≥13+3×2错误!=25(当且仅当x=2y=5时取等号),

所以(3x+4y)min=25. 答案:25 三、解答题

8.已知x<错误!,求f(x)=4x—2+错误!的最大值. 解析:因为x<错误!,所以4x—5<0,5—4x>0.

f(x)=4x—5+3+错误!=—错误!+3

≤—2错误!+3=1.

当且仅当5—4x=错误!时等号成立, 又5—4x>0,

所以5—4x=1,x=1. 所以f(x)max=f(1)=1.

9.已知函数f(x)=4x+错误!(x>0,a>0)在x=3时取得最小值,求a的值. 解析:因为f(x)=4x+错误!≥2错误!=4错误!, 当且仅当4x=错误!,即4x2=a时,f(x)取得最小值. 又因为x=3,所以a=4×32=36. [尖子生题库]

10.已知x∈错误!,求函数y=错误!+错误!的最小值.

解析:y=错误!+错误!=错误!·(2x+1—2x)=10+2·错误!+8·错误!, 而x∈错误!,2·错误!+8·错误!≥2错误!=8, 当且仅当2·错误!=8·错误!,

即x=错误!∈错误!时取到等号,则y≥18, 所以函数y=错误!+错误!的最小值为18.

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