届高考数学一轮复习通用版讲义基本不等式.docx

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届高考数学一轮复习通用版讲义基本不等式

第四节基本不等式

一、基础知识批注——理解深一点

在运用基本不等式及其变形时,一定要验证等号是否成立.

1.基本不等式≤

(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.

 

2.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,几何平均数为,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.

3.利用基本不等式求最值问题

已知x>0,y>0,则

(1)如果xy是定值p,那么当且仅当x=y时,x+y有最小值是2(简记:

积定和最小).

(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). 

 

和定积最大,积定和最小:

两个正数的和为定值时,则可求其积的最大值;积为定值时,可求其和的最小值.

二、常用结论汇总——规律多一点

(1)a2+b2≥2ab(a,b∈R),当且仅当a=b时取等号.

(2)ab≤2(a,b∈R),当且仅当a=b时取等号.

(3)≥2(a,b∈R),当且仅当a=b时取等号.

(4)+≥2(a,b∈R,且a,b同号),当且仅当a=b时取等号.

三、基础小题强化——功底牢一点

 

(1)当a≥0,b≥0时,≥.(  )

(2)两个不等式a2+b2≥2ab与≥成立的条件是相同的.(  )

(3)x>0且y>0是+≥2的充要条件.(  )

答案:

(1)√ 

(2)× (3)×

 

(二)选一选

1.设a>0,则9a+的最小值为(  )

A.4            B.5

C.6D.7

解析:

选C 因为a>0,所以9a+≥2=6,当且仅当9a=,即a=时,9a+取得最小值6.故选C.

2.若x>0,y>0,且2(x+y)=36,则的最大值为(  )

A.9B.18

C.36D.81

解析:

选A 由2(x+y)=36,得x+y=18,所以≤=9,当且仅当x=y=9时,等号成立.

3.“x>0”是“x+≥2”成立的(  )

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

解析:

选C 当x>0时,x+≥2=2.因为x,同号,所以若x+≥2,则x>0,>0,所以“x>0”是“x+≥2”成立的充要条件,故选C.

(三)填一填

4.若实数x,y满足xy=1,则x2+2y2的最小值为________.

解析:

x2+2y2=x2+(y)2≥2x(y)=2,

当且仅当x=y且xy=1时等号成立.

所以x2+2y2的最小值为2.

答案:

2

5.若把总长为20m的篱笆围成一个矩形场地,则矩形场地的最大面积是________m2.

解析:

设一边长为xm,则另一边长可表示为(10-x)m,

由题知0

答案:

25

利用基本不等式求最值的基本方法有拼凑法、常数代换法等.

[典例] 

(1)已知a>2,则a+的最小值是(  )

A.6        B.2

C.2+2D.4

(2)设0

(3)已知x>0,y>0,且x+2y=1,则+的最小值为________.

(4)已知x>0,y>0,x+2y+2xy=8,则x+2y的最小值为________.

[解析] 

(1)拼凑法

因为a>2,所以a-2>0,所以a+=(a-2)++2≥2+2=2+2,当且仅当a-2=,即a=2+时取等号.故选C.

(2)拼凑法

y=4x(3-2x)=2[2x(3-2x)]≤22=,当且仅当2x=3-2x,即x=时,等号成立.

∵∈,

∴函数y=4x(3-2x)的最大值为.

(3)常数代换法

∵x>0,y>0,且x+2y=1,

∴+=+=1+2++≥3+2=3+2.

当且仅当=且x+2y=1,即x=-1,y=1-时,取得等号.

∴+的最小值为3+2.

(4)拼凑法

因为x>0,y>0,

所以8=x+2y+x·2y≤(x+2y)+2,

令x+2y=t,则

8≤t+,即t2+4t-32≥0,

解得t≥4或t≤-8,

即x+2y≥4或x+2y≤-8(舍去),

当且仅当x=2y,即x=2,y=1时等号成立.

[答案] 

(1)C 

(2) (3)3+2 (4)4

[解题技法] 基本不等式求最值的2种常用方法

拼凑法

拼凑法求解最值,其实质就是先通过代数式变形拼凑出和或积为常数的两项,然后利用基本不等式求解最值.利用基本不等式求解最值时,要注意“一正、二定、三相等”,尤其是要注意验证等号成立的条件

常数代换法

常数代换法解题的关键是通过代数式的变形,构造和式或积式为定值的式子,然后利用基本不等式求解最值.应用此种方法求解最值时,应把“1”的表达式与所求最值的表达式相乘求积或相除求商

[题组训练]

1.若a>0,b>0且2a+b=4,则的最小值为(  )

A.2B.

C.4D.

解析:

选B 因为a>0,b>0,故2a+b≥2(当且仅当2a=b时取等号).

又因为2a+b=4,∴2≤4⇒0

∴≥,故的最小值为.故选B.

2.设x>0,y>0,且x+4y=40,则lgx+lgy的最大值是(  )

A.40B.10

C.4D.2

解析:

选D 因为x+4y=40,且x>0,y>0,

所以x+4y≥2=4.(当且仅当x=4y时取“=”)

所以4≤40.所以xy≤100.

所以lgx+lgy=lgxy≤lg100=2.

所以lgx+lgy的最大值为2.

3.设a>b>0,则a2++的最小值是(  )

A.1B.2

C.3D.4

解析:

选D a2++=(a2-ab)+++ab≥2+2=4,当且仅当a2-ab=且=ab,即a=,b=时取等号,故选D.

4.已知x>0,y>0,且x+2y=xy,则x+y的最小值为________.

解析:

由x>0,y>0,x+2y=xy,得+=1,

所以x+y=(x+y)

=3++≥3+2.

当且仅当x=y时取等号.

答案:

3+2

[典例] 某工厂生产某种产品的年固定成本为250万元,每生产x千件,需另投入成本为C(x),当年产量不足80千件时,C(x)=x2+10x(万元).当年产量不小于80千件时,C(x)=51x+-1450(万元).每件商品售价为0.05万元.通过市场分析,该厂生产的商品能全部售完.

(1)写出年利润L(x)(万元)关于年产量x(千件)的函数解析式.

(2)当年产量为多少千件时,该厂在这一商品的生产中所获利润最大?

[解] 

(1)因为每件商品售价为0.05万元,则x千件商品销售额为0.05×1000x万元,依题意得:

当0

当x≥80时,L(x)=(0.05×1000x)--250=1200-.

所以L(x)=

(2)当0

此时,当x=60时,L(x)取得最大值L(60)=950万元.

当x≥80时,L(x)=1200-≤1200-2=1200-200=1000.

此时x=,

即x=100时,L(x)取得最大值1000万元.

由于950<1000,

所以当年产量为100千件时,该厂在这一商品生产中所获利润最大,最大利润为1000万元.

[解题技法] 有关函数最值的实际问题的解题技巧

(1)根据实际问题抽象出函数的解析式,再利用基本不等式求得函数的最值.

(2)解应用题时,一定要注意变量的实际意义及其取值范围.

(3)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.

[题组训练]

1.(2017·江苏高考)某公司一年购买某种货物600吨,每次购买x吨,运费为6万元/次,一年的总存储费用为4x万元.要使一年的总运费与总存储费用之和最小,则x的值是________.

解析:

由题意,一年购买次,则总运费与总存储费用之和为×6+4x=4≥8=240,当且仅当x=30时取等号,故总运费与总存储费用之和最小时x的值是30.

答案:

30

2.某游泳馆拟建一座平面图形为矩形且面积为200平方米的泳池,池的深度为1米,池的四周墙壁建造单价为每米400元,中间一条隔壁建造单价为每米100元,池底建造单价每平方米60元(池壁厚忽略不计).则泳池的长设计为______米时,可使总造价最低.

解析:

设泳池的长为x米,则宽为米,总造价f(x)=400×+100×+60×200=800×+12000≥1600+12000=36000(元),当且仅当x=(x>0),即x=15时等号成立.即泳池的长设计为15米时,可使总造价最低.

答案:

15

1.(2019·长春调研)“a>0,b>0”是“ab<2”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

解析:

选D 当a>0,b>0时,≥,即ab≤2,当a=b时,ab<2不成立,故“a>0,b>0”不是“ab<2”的充分条件.当ab<2时,a,b可以异号,故a>0,b>0不一定成立,故“a>0,b>0”不是“ab<2”的必要条件.故“a>0,b>0”是“ab<2”的既不充分也不必要条件,故选D.

2.已知x>0,y>0,且x+2y=2,则xy(  )

A.有最大值为1B.有最小值为1

C.有最大值为D.有最小值为

解析:

选C 因为x>0,y>0,x+2y=2,

所以x+2y≥2,即2≥2,xy≤,

当且仅当x=2y,即x=1,y=时,等号成立.

所以xy有最大值,且最大值为.

3.若实数a,b满足+=,则ab的最小值为(  )

A.B.2

C.2D.4

解析:

选C 因为+=,所以a>0,b>0,

由=+≥2=2,

所以ab≥2(当且仅当b=2a时取等号),

所以ab的最小值为2.

4.已知a>0,b>0,a,b的等比中项是1,且m=b+,n=a+,则m+n的最小值是

(  )

A.3B.4

C.5D.6

解析:

选B 由题意知ab=1,∴m=b+=2b,n=a+=2a,∴m+n=2(a+b)≥4=4,当且仅当a=b=1时取等号,故m+n的最小值为4.

5.(2019·长春质量监测)已知x>0,y>0,且4x+y=xy,则x+y的最小值为(  )

A.8B.9

C.12D.16

解析:

选B 由4x+y=xy得+=1,则x+y=(x+y)·=++1+4≥2+5=9,当且仅当=,即x=3,y=6时取“=”,故选B.

6.若正数x,y满足4x2+9y2+3xy=30,则xy的最大值为(  )

A.B.

C.D.2

解析:

选D 30=4x2+9y2+3xy≥2+3xy,

即30≥15xy,所以xy≤2,

当且仅当4x2=9y2,即x=,y=时等号成立.

故xy的最大值为2.

7.设x>0,则函数y=x+-的最小值为(  )

A.0B.

C.1D.

解析:

选A y=x+-=+-2≥2-2=0,当且仅当x+=,即x=时等号成立.所以函数的最小值为0.故选A.

8.已知x>1,y>1,且log2x,,log2y成等比数列,则xy有(  )

A.最小值B.最小值2

C.最大值D.最大值2

解析:

选A ∵x>1,y>1,∴log2x>0,log2y>0.又∵log2x,,log2y成等比数列,∴=log2x·log2y,∴由基本不等式,得log2x+log2y≥2=,当且仅当log2x=log2y时取等号,故log2(xy)≥,即xy≥.选A.

9.当3<x<12时,函数y=的最大值为________.

解析:

y==

=-+15≤-2+15=3,

当且仅当x=,即x=6时,ymax=3.

答案:

3

10.(2018·南昌摸底调研)已知函数y=x+(x>2)的最小值为6,则正数m的值为________.

解析:

∵x>2,m>0,∴y=x-2++2≥2+2=2+2,当x=2+时取等号,又函数y=x+(x>2)的最小值为6,∴2+2=6,解得m=4.

答案:

4

11.(2018·天津高考)已知a,b∈R,且a-3b+6=0,则2a+的最小值为________.

解析:

∵a-3b+6=0,∴a-3b=-6.

∴2a+=2a+2-3b≥2

=2=2=2×2-3=.

当且仅当即时等号成立.

答案:

12.(2018·聊城一模)已知a>0,b>0,3a+b=2ab,则a+b的最小值为________.

解析:

由a>0,b>0,3a+b=2ab,得+=1,

所以a+b=(a+b)=2++≥2+,当且仅当b=a时等号成立,则a+b的最小值为2+.

答案:

2+

13.(2019·孝感模拟)经测算,某型号汽车在匀速行驶过程中每小时耗油量y(L)与速度x(km/h)(50≤x≤120)的关系可近似表示为y=

(1)该型号汽车的速度为多少时,可使得每小时耗油量最少?

(2)已知A,B两地相距120km,假定该型号汽车匀速从A地驶向B地,则汽车速度为多少时总耗油量最少?

解:

(1)当x∈[50,80)时,y=(x2-130x+4900)=[(x-65)2+675],

所以当x=65时,y取得最小值,最小值为×675=9.

当x∈[80,120]时,函数y=12-单调递减,故当x=120时,y取得最小值,最小值为12-=10.

因为9<10,所以当x=65,即该型号汽车的速度为65km/h时,可使得每小时耗油量最少.

(2)设总耗油量为lL,由题意可知l=y·,

①当x∈[50,80)时,l=y·=≥=16,

当且仅当x=,即x=70时,l取得最小值,最小值为16;

②当x∈[80,120]时,l=y·=-2为减函数,

所以当x=120时,l取得最小值,最小值为10.

因为10<16,所以当速度为120km/h时,总耗油量最少.

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