2.求最值时要注意其中变量的条件,有些不能用基本(均值)不等式的问题可考虑利用函数的单调性.
已知函数f(x)=x+(p为常数,且p>0),若f(x)在(1,+∞)上的最小值为4,则实数p=( )
A.2B.
C.4D.
答案:
B
解析:
由题意,得x-1>0,
f(x)=x-1++1≥2+1,
当且仅当x=+1时等号成立.
因为f(x)在(1,+∞)上的最小值为4,
所以2+1=4,解得p=.
考点3 基本(均值)不等式的实际应用
(1)[教材习题改编]现有一段长为18m的铁丝,要把它围成一个底面一边长为另一边长2倍的长方体形状的框架,当长方体体积最大时,底面
的较短边长是( )
A.1mB.1.5m
C.0.75mD.0.5m
答案:
A
(2)[教材习题改编]将一根铁丝切割成三段做一个面积为2m2、形状为直角三角形的框架,选用最合理(够用且浪费最少)的铁丝的长为________m.
答案:
4+2
解析:
设两直角边分别为am,bm,框架的周长为l,则ab=2,即ab=4,
∴l=a+b+≥2+=4+2,当且仅当a=b=2时取等号,故选用最合理(够用且浪费最少)的铁丝的长为(4+2)m.
(3)[教材习题改编]建造一个容积为8立方米,深为2米的长方体无盖水池,若池底的造价为每平方米120元,池壁的造价为每平方米80元,则这个水池的最低造价为________元.
答案:
1760
解析:
池底一边长为x米,则另一底边为米,则总造价y=4×120+4×80≥1760,当且仅当x=2时取得最小值.
[典题5] 某项研究表明:
在考虑行车安全的情况下,某路段车流量F(单位时间内经过测量点的车辆数,单位:
辆/时)与车流速度v(假设车辆以相同速度v行驶,单位:
米/秒)、平均车长l(单位:
米)的值有关,其公式为F=.
(1)如果不限定车型,l=6.05,则最大车流量为________辆/时;
(2)如果限定车型,l=5,则最大车流量比
(1)中的最大车流量增加________辆/时.
[答案]
(1)1900
(2)100
[解析]
(1)当l=6.05时,
F=,
∴F==
≤=1900,
当且仅当v=,即v=11时等号成立.
∴最大车流量F为1900辆/时.
(2)当l=5时,
F==,
∴F≤=2000,
当且仅当v=,即v=10时等号成立.
∴最大车流量比
(1)中的最大车流量增加2000-1900=100(辆/时).
[点石成金] 解实际应用题的三个注意点
(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.
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,每批应生产产品( )
A.60件B.80件
C.100件D.120件
答案:
B
解析:
若每批生产x件产品,则每件产品的生产准备费用是元,仓储费用是元,总的费用是+≥2=20,当且仅当=,即x=80时等号成立.
[方法技巧] 1.基本(均值)不等式具有将“和式”转化为“积式”和将“积式”转化为“和式”的放缩功能,常常用于比较数(式)的大小或证明不等式,解决问题的关键是分析不等式两边的结构特点,选择好利用基本(均值)不等式的切入点.
2.对使用基本(均值)不等式时等号取不到的情况,可考虑使用函数y=x+(m>0)的单调性.
[易错防范] 1.使用基本(均值)不等式求最值,“一正”“二定”“三相等”三个条件缺一不可.
2.连续使用基本(均值)不等式求最值要求每次等号成立的条件一致.
真题演练集训
1.[2016·江苏卷]在锐角三角形ABC中,若sinA=2sinBsinC,则tanAtanBtanC的最小值是________.
答案:
8
解析:
由sinA=sin(B+C)=2sinBsinC,得
sinBcosC+cosBsinC=2sinBsinC,
两边同时除以cosBcosC,得
tanB+tanC=2tanBtanC,
令tanB+tanC=2tanBtanC=m,
因为△ABC是锐角三角形,
所以2tanBtanC>2,
则tanBtanC>1,m>2.
又在三角形中有
tanAtanBtanC=-tan(B+C)tanBtanC
=-·m==m-2++4
≥2+4=8,
当且仅当m-2=,即m=4时等号成立,
故tanAtanBtanC的最小值为8.
2.[2014·福建卷]要制作一个容积为4m3,高为1m的无盖长方体容器.已知该容器的底面造价是每平方米20元,侧面造价是每平方米10元,则该容器的最低总造价是________(单位:
元).
答案:
160
解析:
设该容器的总造价为y元,长方体的底面矩形的长为xm,因为无盖长方体的容积为4m3,高为1m,所以长方体的底面矩形的宽为m,依题意,得y=20×4+10=80+20≥80+20×2=160,当且仅当x=,即x=2时等号成立,
所以该容器的最低总造价为160元.
3.[2013·天津卷]设a+b=2,b>0,则当a=________时,+取得最小值.
答案:
-2
解析:
∵a+b=2,
∴+=+
=+=++
≥+2=+1.
当且仅当=且a<0,
即b=-2a,a=-2时,+取得最小值.
课外拓展阅读
基本(均值)不等式在压轴题中的应用
关于基本(均值)不等式的高考试题,它可以涉及的知识点很多,尤其是在数列、解析几何中运用时,难度一般较大,需要有较强的分析问题及解决问题的能力.
1.与数列搭配
基本不等式在数列解答题中多出现在第
(2)问中,常见的是比较大小或证明不等式,问题的求解需要有较强的运算能力.
[典例1] 已知等差数列{an}的前n项和为Sn,公差d≠0,a1=1,且a1,a2,a7成等比数列.
(1)求数列{an}的前n项和Sn;
(2)设bn=,数列{bn}的前n项和为Tn,求证:
2Tn-9bn-1+18>(n>1).
[思路分析]
(1)根据等差数列和等比数列的性质易求;
(2)中数列{bn}满足bn=,这是一个等差数列的前n项和与一个关于n的一次函数之比,数列{bn}极可能也是一个等差数列,求出其和后,根据不等式的有关知识解决.
(1)[解] 因为a1,a2,a7成等比数列,
所以a=a1a7,即(a1+d)2=a1(a1+6d).
又a1=1,d≠0,所以d=4.
所以Sn=na1+d=n+2n(n-1)=2n2-n.
(2)[证明] 因为bn===2n,
所以{bn}是首项为2,公差为2的等差数列.
所以Tn==n2+n.
所以2Tn-9bn-1+18=2n2+2n-18(n-1)+18
=2n2-16n+36=2(n2-8n+16)+4
=2(n-4)2+4≥4,当且仅当n=4时等号成立.①
=
==≤
=4,当且仅当n=,即n=3时等号成立.②
又①②中等号不可能同时取到,
所以2Tn-9bn-1+18>(n>1).
温馨提示
本题在求解时注意,两次放缩取等号的条件不一致,最后结果不能取等号.
2.与函数、导数共现
在函数的解答题中出现的基本(均值)不等式一般都与导数有密切的联系,在多数情况下问题的求解需要构造新的函数,通过合理转化,巧妙放缩去完成.求解这类问题一般难度较大,在高考中常以压轴题的形式出现,需要较强的综合能力.
[典例2] 已知h(x)=ln(x+1)-.
(1)当a>0时,若对任意的x≥0,恒有h(x)≥0,求实数a的取值范围;
(2)设x∈N且x>2,试证明:
lnx≥+++…+.
(1)[解] h(x)=ln(x+1)-,
则h(x)的定义域为(-1,+∞),
h′(x)=-=.
①当0则h(x)在[0,+∞)上单调递增,
h(x)≥h(0)=0,所以满足题意.
②当a>1时,h(x)在x∈(0,a-1]上单调递减,h(x)在x∈[a-1,+∞)上单调递增.
若对任意的x≥0,恒有h(x)≥0,
则h(x)的最小值h(a-1)=lna+1-a≥0恒成立.
令m(a)=lna+1-a(a>1),
则m′(a)=,m′(a)<0,
m(a)在a∈(1,+∞)上单调递减,
所以当a∈(1,+∞)时,有m(a)(1)=0,
与h(a-1)=lna+1-a≥0恒成立矛盾.
所以实数a的取值范围为(0,1].
(2)[证明] 由
(1)知,ln(1+x)≥,
所以lnx=ln
=ln2+ln+ln+…+ln
=ln(1+1)+ln+ln+…+ln
≥++…+
=+++…+.
所以lnx≥+++…+.