基本不等式解题技巧基本不等式中的母题及其解答技巧.docx
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基本不等式解题技巧基本不等式中的母题及其解答技巧
【基本不等式解题技巧】基本不等式中的母题及其解答技巧
基本不等式中的母题及其解答技巧
不等式在各种题型中均有出现,渗透在各类考试试卷中;基本不等式是不等式中高频考点之一,其应用、变形等是考试热点.本节将针对于基本不等式及其常见母题进行解答技巧的讲解与归纳.
1.基本不等式ab≤
a+b
2
基本不等式的使用条件:
①一正:
a>0,b>0,即:
所求最值的各项必须都是正值;
②二定:
ab或a+b为定值,即:
含变量的各项的和或积必须是常数;③三相等:
当且仅当a=b时取等号;即:
等号能否取得.
在应用基本不等式求最值时,要把握不等式成立的三个条件,若忽略了某个条件,就会出现错误.2.由公式a2+b2≥2abab≤ba
(1)≥2(a,b同号);abba
(2)≤-2(a,b异号);aba+b
(3)ab≤112ab
2
a+ba+b2a2+b2?
a>0,b>0)(或ab≤2?
2≤2a>0,b>0).
a+b
2
3.利用基本不等式求最大、最小值问题
(1)如果x>0,y>0,且xy=P(定值).那么当x=y时,x+y有最小值2P.(简记:
“积定和最小”)S2
(2)如果x
>0,y>0,且x+y=S(定值).那么当x=y时,xy有最大值.(简记:
“和定积最大”)
4
此类问题较为基础,利用基本不等式求最值时应注意:
①非零的各数(或式)均为正;②和或积为定值;③等号能否成立,即“一正、二定、三相等”,这三个条件缺一不可.
解答技巧一:
直接应用
【变式】
1
1.已知f(x)=x2(x<0),则f(x)有()
xa.最大值为0c.最大值为-4
B.最小值为0d.最小值为-4
1?
1?
?
-x?
【解析】∵x<0,∴f(x)=--2≤-2-2=-4,当且仅当-x=即x=-1时取等?
-x?
?
?
-x号.
【答案】c
2.已知0<x<1,则x(3-3x)取得最大值时x的值为()1
a.
33
c.
4
1B.
22d.
3
x+1-x231
=.当x=1-x,即x=时取
2?
24
【解析】∵0<x<1,∴1-x>0.∴x(3-3x)=3x(1-x)≤3?
等号.
【答案】c
3.(20XX·成都诊断)已知定义在(0,+∞)上的函数f(x)=3x,若f(a+b)=9,则f(ab)的最大值为__________.
【解析】∵3ab=9,∴a+b=2≥2,得ab≤1,∴f(ab)=3ab≤3.
+
【答案】3
4.已知a,b∈R,且ab=50,则|a+2b|的最小值是________.
【解析】依题意得a,b同号,于是有|a+2b|=|a|+|2b|≥2|a|·|2b|=2|ab|=100=20,当且仅当|a|=|2b|=10时取等号,因此|a+2b|的最小值是20.
【答案】20
此类问题一般不能直接使用基本不等式,要从整体上把握运用基本不等式,对不满足使用基本不等式条件的可通过“变形”来转换,常见的变形技巧有:
拆项,凑项,凑系数等.不论条件怎么变形,都需要根据条件:
凑和为定值时求积最大、凑积为定值求和最小.
解答技巧二:
拆项
解答技巧三:
凑项
【变式】
x2+2
1.函数y(x>1)的最小值是()
x-1a.23+2c.23
B.23-2d.2
x2+2x2-2x+2x+2x2-2x+1+2?
x-1?
+3?
x-1?
2+2?
x-1?
+3
【解析】∵x>1,∴x-1>0.∴y==
x-1x-1x-1x-13
=x-1+2≥x-1
【答案】a
1
2.当x>1时,不等式x+≥a恒成立,则实数a的最大值为________.
x-1
11
【解析】∵x>1,∴x-1>0.又x+=x-1+1≥2+1=3,当且仅当x=2时等号成立.则
x-1x-1a≤3,所以a的最大值为3.
【答案】3
a2+b2
3.(20XX·潍坊一模)已知a>b>0,ab=1,则________.
a-b
a2+b2?
a-b?
2+2ab?
a-b?
2+22
【解析】==(a-b)≥2.当且仅当a-b=2时,取等号.
a-ba-ba-ba-b【答案】22
2x
4.已知函数f(x)=.
x+6
(1)若f(x)>k的解集为{x|x<-3,或x<-2},求k的值;
(2)对任意x<0,f(x)≤t恒成立,求t的取值范围.【解】
(1)f(x)<k?
kx2-2x+6k<0.
33
?
x-1?
?
x-1+2=3+2.当且仅当x-1=x=1+3时,取等号.
?
?
x-1
由已知{x|x<-3,或x<-2}是其解集,得kx2-2x+6k=0的两根是-3,-2.22
由根与系数的关系可知(-2)+(-3)=,即k=-.
k5
2x226
(2)因为x<0,f(x)===,当且仅当x6时取等号.
6266x+6
x+x由已知f(x)≤t对任意x>0恒成立,故t
利用基本不等式求最值的方法及注意点
(1)知和求积的最值:
求解此类问题的关键:
明确“和为定值,积有最大值”.但应注意以下两点:
①具备条件——正数;②验证等号成立.
(2)知积求和的最值:
明确“积为定值,和有最小值”,直接应用基本不等式求解,但要注意利用基本不等式求最值的条件.
(3)构造不等式求最值:
在求解含有两个变量的代数式的最值问题时,通常采用“变量替换”或“常数1”的替换,构造不等式求解.
技巧五:
换衣(“1”)(或整体代换)
【变式】
11
1+?
?
1的最小值为________.1.本例的条件不变,则?
?
a?
?
b11baa+b?
?
a+b?
?
b?
a?
1+?
?
1=?
12+·2+=5+2?
≥5+4=9.当且仅当a=b【解析】?
=1b?
?
a?
?
b?
?
aba?
?
b?
?
a?
1
=2
【答案】9
11
2.本例的条件和结论互换即:
已知a>0,b>0=4,则a+b的最小值为________.
ab11?
11111ba1(a+b)+≥2【解析】由=4,得+=1.∴a+b=?
?
4a4b?
ab4a4b24a4b21
仅当a=b=时取等号.
2
【答案】1
+1.当且4a4b6
,即t的取值范围是?
,+∞?
.6?
6?
21
3.若本例条件变为:
已知a>0,b>0,a+2b=3+的最小值为________.
ab122112?
?
214a4b4
+b+=+≥+2【解析】由a+2b=3得a+=1,∴=?
33ab?
33?
?
ab33b3a33
仅当a=2b=时,取等号.
2
8
【答案】
3
111
4.本例的条件变为:
已知a>0,b>0,c>0,且a+b+c=()1,则+________.
abc111a+b+ca+b+ca+b+cbc
【解析】∵a>0,b>0,c>0,且a+b+c=1,∴++=3++
abcabcaaba?
ca?
cbacab1
++++≥3+2+2+2=9.当且仅当a=b=c=+=3+?
?
ab?
ac?
bcbbcc3
【答案】9
5.若本例变为:
已知各项为正数的等比数列{an}满足a7=a6+2a5,若存在两项am,an,mn=14
22a1,则+________.
mn
【解析】设公比为q(q>0),由a7=a6+2a5?
a5q2=a5q+2a5?
q2-q-2=0(q>0)?
q=2am·an=22a1?
a12m
-1
8
=.当且3b3a3
·a12n
-1
m
=8a21?
2
-1
·2n
-1
141141
(m+n)==8?
m+n-2=3?
m+n=5,则+=?
mn5?
mn5
?
5+?
n4m?
≥1(5+4)9,当且仅当n=2m=10时等号成立.
?
?
mn?
553
9
【答案】
5
6.(20XX·浙江)若正数x,y满足x+3y=5xy,则3x+4y的最小值是()24a.
5c.5
28B.
5d.6
1131?
13?
1?
3x4+912y==1.【解析】∵x>0,y>0,由x+3y=5xy得?
∴3x+4yx+4y)x?
yx?
5?
y5?
yx5131?
3x12y131
+x≥55255?
y
【答案】5
1a?
7.已知不等式(x+y)?
?
xy?
≥9对任意正实数x,y恒成立,则正实数a的最小值是()a.2c.6
B.4d.8
=5(当且仅当x=2y时取等号).yx
1a?
yax
=1+a++≥1+a+a,【解析】(x+y)?
∴当1+a+a≥9时不等式恒成立,故a+1≥3,?
xy?
xya≥4.
【答案】B
下页基本不等式中的母题及其解答技巧
技巧六:
构造一元二次不等式
在运用该方式解题时,既要掌握公式的正用,也要注意公式的逆用,例如a2+b2≥2ab逆用就是ab≤a2+b2a+ba+b?
2
≥ab(a,b>0)逆用就是ab≤?
22?
2?
(a,b>0)等.还要注意“添、拆项”技巧和公式等号成立的条件等.
思考方式还能以保留“和(a+b)”还是“积(ab)”来确定公式的运用方向.
【变式】
1.已知x>0,y>0,x+2y+2xy=8,则x+2y的最小值是()a.39
c.
2
B.411d.2
?
x=2y,?
x=2,?
?
x+2y2
,当且仅当?
即?
时等号成
?
2?
?
x+2y+2xy=8,y=1?
?
【解析】依题意,得2xy=-(x+2y)+8≤?
立.∴(x+2y)2+4(x+2y)-32≥0,解得x+2y≥4或x+2y≤-8(舍去),∴x+2y的最小值是4.
【答案】B
2.若正数x,y满足x2+3xy-1=0,则x+y的最小值是()a.c.
2
333
2B.
33d.
3
222x
1,即x9333x
112x1
【解析】对于x2+3xy-1=0可得y=(x),∴x+y=+≥3x33x=
2
时等号成立).2
【答案】B
3.若实数x,y满足x2+y2+xy=1,则x+y的最大值是________.
x+y2-2323
【解析】x2+y2+xy=1?
(x+y)2-xy=1?
(x+y)2-1=xy≤(),x+y.
23323
【答案】
3
1.某公司租地建仓库,每月土地占用费y1与仓库到车站的距离成反比,而每月库存货物的运费y2与
仓库到车站的距离成正比,如果在距车站10公里处建仓库,这两项费用y1和y2分别为2万元和8万元,那么要使这两项费用之和最小,仓库应建在离车站________公里处.
2020
【解析】设x为仓库与车站距离,由已知y1,y2=0.8x.费用之和y=y1+y2=0.8x+xx20
=8,当且仅当0.8x=,即x=5时“=”成立.
x
【答案】5
2.?
创新题?
规定记号“⊙”表示一种运算,即a⊙bab+a+b(a,b为正实数).若1⊙k=3,则kk⊙x
的值为________,此时函数f(x)=的最小值为________.
x
【解析】1⊙k+1+k=3,即k+-2=0,∴=1或=-2(舍),∴k=1.f(x)=
k⊙xx+x+111
=1x+1+2=3,当且仅当x=x=1时等号成立.xxxx
20
0.8xx
【答案】1;3
→→→
3.设oa=(1,-2),oB=(a,-1),oc=(-b,0)(a>0,b>0,o为坐标原点),若a,B,c三点21
的最小值是()
ab
a.4c.8
9B.
2d.9
→→→→→→→→
【解析】∵aB=oB-oa=(a-1,1),ac=oc-oa=(-b-1,2).若a,B,c三点共线,则有aB∥ac,2121?
2b2a
·∴(a-1)×2-1×(-b-1)=0,∴2a+b=1,又a>0,b>0,∴?
(2a+b)=5++5+
ab?
ab?
ab
2b2a?
?
a=b,1
=9,当且仅当?
即a=b时等号成立.ab3
?
?
2a+b=1,【答案】d
xy212
4.设正实数x,y,z满足x2-3xy+4y2-z=0,则当+的最大值为()
zxyza.09
c.4
B.1d.3
2
xyxy1
【解析】由已知得z=x2-3xy+4y2(*),则=1,当且仅当x=2y时取等号,zx-3xy+4yx4y
+3yx1?
2212111
把x=2y代入(*)式,得z=2y2,所以+-=-?
?
y1?
+1≤1.xyzyyy
【答案】B
5.已知x>0,y>0,x+y+3=xy,且不等式(x+y)2-a(x+y)+1≥0恒成立,则实数a的取值范围是________.
1
【解析】要使(x+y)2-a(x+y)+1≥0恒成立,则有(x+y)2+1≥a(x+y),即a≤(x+y).
x+y由x+y+3=xy,得x+y+3=xy≤?
x+y2
,即(x+y)2-4(x+y)-12≥0,解得x+y≥6或x+y≤-2(舍去).
?
21111
设t=x+y,则t≥6,(x+y)t+设f(t)=t+则在t≥6时,f(t)单调递增,所以f(t)=t+tttx+y3713737
-∞,?
.小值为6+,所以a,即实数a的取值范围是?
6?
?
666
37
-∞,【答案】?
6?
m
【总结】对使用基本不等式时等号取不到的情况,可考虑使用对勾函数y=x+(m>0)的单调性.
x
1.小王从甲地到乙地的时速分别为a和b(aB.vaba+b
d.v=
2
2sab2ab2ab==<=ab.又v-ass?
a+b?
sa+babab2s
a+b
c.ab<v<
2
【解析】设甲、乙两地之间的距离为s.∵a<b,∴vab-a2a2-a22ab
=-a=>0,∴v>a.a+ba+ba+b
【答案】a
x4+3x2+32.函数y=的最小值是()
x+1a.23c.3
B.2d.5
x4+3x2+3(x2+1)2+(x2+1)+11
【解析】y===(x2+1)++1≥2+1=3,当且仅当(x2+1)=x+1x+1x+11
x=0时,取等号.x+1
【答案】c
1?
12?
x2+·+4y的最小值为________.3.(20XX·湖南)设x,y∈R,且xy≠0,则?
y?
x?
?
111
x2+?
4y2?
=5+4x2y2≥5+2【解析】?
y?
x?
?
xy【答案】9
xy
1
4x2y2=9,当且仅当·
1
x2y2=时,等号成立.
2
4.(20XX·贵阳适应性监测)已知向量m=(2,1),n=(1-b,a)(a>0,b>0).若m∥n,则ab的最大值为__________.
1
【解析】依题意得2a=1-b,即2a+b=1(a>0,b>0),因此1=2a+b≥2ab,即ab≤,当且仅
811
当2a=b=ab的最大值是
28
1【答案】
8
5.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.
82
【解】
(1)由2x+8y-xy=0,得=1,
xy
82
又x>0,y>0,则1=≥2
xy
828,得xy≥64,xyxy
当且仅当x=16,y=4时,等号成立.∴xy的最小值为64.
82
(2)由2x+8y-xy=0,得=1,
xy
82?
2x8y·则x+y=(x+y)=10+10+2xy?
yx当且仅当x=12且y=6时等号成立,∴x+y的最小值为18.
1.(20XX·福建)下列不等式一定成立的是()1
x2>lgx(x>0)a.lg?
4?
c.x2+1≥2|x|(x∈R)
1
B.sinx≥2(x≠kπ,k∈z)
sinx
=18.yx
1
d.>1(x∈R)
x+1
111
x2+?
≥lgx(x>0),【解析】当x>0时,x2+2·xx,所以lg?
故选项a不正确;而当x≠kπ,k∈z4?
?
421
时,sinx的正负不定,故选项B不正确;当x=0时,有=1,故选项d不正确.
x+1
【答案】c
14
2.已知a>0,b>0,a+b=2,则y=()
ab7
a.
29
c.
2
B.4d.5
14114?
1b4a1
·【解析】依题意,得=(a+b)=[5+(+(5+2
ab2ab?
2ab224149
即a=,b=的最小值是.
33ab2
【答案】c
3.若正数x,y满足4x2+9y2+3xy=30,则xy的最大值是4
a.
3c.2
5B.
35d.
4
()
a+b=2,?
?
b4a9
=当且仅当?
b4aab2
?
?
ab,
【解析】由x>0,y>0,得4x2+9y2+3xy≥2·(2x)·(3y)+3xy(当且仅当2x=3y时等号成立),∴12xy+3xy≤30,即xy≤2,∴xy的最大值为2.
【答案】c
16
4.已知a>b>0,则a2+________.
b?
a-b?
b+a-b2a1616
【解析】∵a>b>0,∴b(a-b)≤?
=当且仅当a=2b时等号成立.∴a2a2a?
24b?
a-b?
4
6416
=a2+≥a2=16,当且仅当a=22时等号成立.∴当a=2,b=2时,a2+aab?
a-b?
值16.
【答案】16
5.某单位在国家科研部门的支持下,进行技术攻关,采用了新工艺,把二氧化碳转化为一种可利用的化工产品.已知该单位每月的处理量最少为400吨,最多为600吨,月处理成本y(元)与月处理量x(吨)1
之间的函数关系可近似地表示为y=x2-200x+80000,且每处理一吨二氧化碳得到可利用的化工产品价
2值为100元.
(1)该单位每月处理量为多少吨时,才能使每吨的平均处理成本最低?
(2)该单位每月能否获利?
如果获利,求出最大利润;如果不获利,则需要国家至少补贴多少元才能使该单位不亏损?
y180000
【解】
(1)由题意可知,二氧化碳每吨的平均处理成本为x+-200≥2
x2x
180000
当且仅当x,即x=400时等号成立,
2x
故该单位月处理量为400吨时,才能使每吨的平均处理成本最低,最低成本为200元.
(2)不获利.设该单位每月获利为S元,
1211
x-200x+80000?
=-x2+300x-80000=-(x-300)2-35()000,则S=100x-y=100x-?
?
2?
22因为x∈[400,600],所以S∈[-80000,-40000].
故该单位每月不获利,需要国家每月至少补贴40000元才能不亏损.
-200=200,2x
2
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x2+7x+10
1.函数y(x>-1)的最小值是()
x+1a.9c.10
B.23d.2
x2+7x+10(x+1)2+5(x+1)+44
【解析】∵x>-1,∴x+1>0.∴y===(x+1)++
x+1x+1x+15≥2
44
?
x+1?
?
x+1?
+5=9.当且仅当x+1=,即x=1时,取等号.
?
?
x+1
【答案】a
11
2.(20XX·金华十校模拟)已知a>0,b>0,a,b的等比中项是1,且m=b+,n=a+m+n的
ab最小值是()
a.3c.5
B.4d.6
11
【解析】由题意知:
ab=1,∴m=b2b,n=a+=2a,∴m+n=2(a+b)≥4ab=4.
ab【答案】B
11
3.(20XX·西安模拟)设x,y∈R,a>1,b>1,若ax=by=3,a+b=,则()
xya.2c.1
3
B.
21
d.
2
lga+lgblgab1111
【解析】由ax=by=3,得x=loga3,y=logb3,则+=又a>1,b
xyloga3logb3lg3lg3a+b211lg3
>1,所以ab≤()=3,所以lgab≤lg3,从而+1,当且仅当a=b=3时等号成立.
2xylg3
【答案】c
12
4.已知x>0,y>0,且2x+y=1,则+_____________.
xy12?
12y4x
=4+≥4+2【解析】∵(2x+y)?
?
xy?
xyxy【答案】c
5.已知x>0,y>0,且2x+5y=20.
(1)求u=lgx+lgy的最大值;11
(2)求的最小值.
xy
【解】
(1)∵x>0,y>0,由基本不等式,得2x+5y≥10xy.
∵2x+5y=20,∴10xy≤20,xy≤10,当且仅当2x=5y时,等号成立.
11
8,当且仅当y=,x=时,等号成立.xy24
?
?
?
2x+5y=20,?
x=5,?
因此有解得?
?
2x=5y,?
?
?
y=2,
此时xy有最大值10.
∴u=lgx+lgy=lg(xy)≤lg10=1.
∴当x=5,y=2时,u=lgx+lgy有最大值1.
11112x+5y1?
5y2x?
1?
+
(2)∵x>0,y>0,∴?
=?
7+x+y?
≥7+xy?
xy202020?
5y2x
时,等号成立.
xy
2x+5y=20,?
?
?
x=3,?
由?
5y2x解得?
20-10?
?
xy,y=.?
?
3
7+210
=20xy?
1010-20
7+211
∴的最小值为
xy20
1.已知x>0,y>0,x+2y+2xy=8,则x+2y的最小值是()a.39
c.
2
B.411d.2
【解析】依题意,得(x+1)(2y+1)=9,∴(x+1)+(2y+1)≥2?
x+1?
?
2y+1?
=6,即x+2y≥4.当且
?
x+1=2y+1,?
x=2,?
?
仅当?
即?
时等号成立.∴x+2y的最小值是4.
?
?
x+2y+2xy=8,y=1?
?
【答案】B
2.若a,b均为大于1的正数,且ab=100,则lga·lgb的最大值是()a.0
B.15
d.
2
c.2
?
lga+lgb?
2?
lgab?
2
【解析】∵a>1,b>1,∴lga>0,lgb>0.lga·lgb≤=1.当且仅当a=b=10时
44取等号.
【答案】B
x+22
3.已知不等式0的解集为{x|a<x<b},点a(a,b)在直线mx+ny+1=0上,其中mn>0,则
mx+11
+()n
a.42c.9
B.8d.12
x+2212
【解析】易知不等式<0的解集为(-2,-1),所以a=-2,b=-1,2m+n=1=(2m+n)(
mnmx+112m2n121
+=5++≥5+4=9(当且仅当m=n),所以的最小值为9.nnm3mn
【答案】c
4.(20XX·成都诊断)函数f(x)=lg
x31
,若f(a)+f(b)=0,则_________.
ab2-x
aba+b31
【解析】依题意得0<a<2,0<b<2,且lg?
2-a=0,即ab=(2-a)(2-b),1,=2-b?
2ab?
a+b?
311?
3ba?
13ba
=4+(4+23)=2+3,当且仅当,即a=3-3,b=3-1时取等号,因
ab?
22?
ab2?
ab31
此的最小值是2+3.ab
【答案】23
5.(20XX·泰安期末考试)小王于年初用50万元购买一辆大货车,第一年因缴纳各种费用需支出6万元,从第二年起,每年都比上一年增加支出2万元,假定该车每年的运输收入均为25万元.小王在该车运输累计收入超过总支出后,考虑将大货车作为二手车出售,若该车在第x年年底出售,其销售价格为(25-x)万元(国家规定大货车的报废年限为10年).
(1)大货车运输到第几年年底,该车运输累计收入超过总支出?
(2)在第几年年底将大货车出售,能使小王获得的年平均利润最大?
(利润=累计收入+销售收入-总支出)
【解】
(1)设大货车到第x年年底的运输累计收入与总支出的差为y万元,
则y=25x-[6x+x(x-1)]-50(0<x≤10,x∈n),即y=-x2+20x-50(0<x≤10,x∈n),
由-x2+20x-50>0,解得10-2<x<10+2.
而2<10-52<3,故从第3年开始运输累计收入超过总支出.
(2)因为利润=累计