资源简介 第四讲 基本不等式【考试要求】1.了解基本不等式的证明过程.2.会用基本不等式解决简单的最值问题.3.理解基本不等式在生活实际问题中的应用.【知识梳理】1 ab a+b.基本不等式: ≤2(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 时取等号.(3) a+b其中 叫做正数 a,b 的算术平均数, ab叫做正数 a,b 的几何平均数.22.几个重要的不等式(1)a2+b2≥2ab(a,b∈R).(2)b a+ ≥2(a,b 同号).a b(3)ab≤ (a b )2 (a,b∈R).2a2+b2 (a b(4) ≥ )2 (a,b∈R).2 2以上不等式等号成立的条件均为 a=b.3.利用基本不等式求最值已知 x>0,y>0,则(1)如果积 xy 是定值 p,那么当且仅当 x=y 时,和 x+y 有最小值 2 p.(简记:积定和最小)2(2) p如果和 x+y 是定值 p,那么当且仅当 x=y 时,积 xy 有最大值 .(简记:和定积最大)4注意:利用基本不等式求最值应满足三个条件:“一正,二定,三相等”.【基础自测】1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)x≠0时,x 1+ ≥2.( × )x(2)若 a>0,则 a3 1+ 的最小值为 2 a.( × )a2(3) a+b两个不等式 a2+b2≥2ab 与 ≥ ab成立的条件是相同的.( × )2(4) x>0 y>0 x y“ 且 ”是“ + ≥2”的充要条件.( × )y x2.已知 x>2,则 x 1+ 的最小值是( )x-2A.1 B.2 C.2 2 D.4答案 D解析 ∵x>2,x 1 x 2 1 1∴ + = - + +2≥2 x-2 +2=4,x-2 x-2 x-21当且仅当 x-2= ,即 x=3时,等号成立.x-23.下列等式中最小值为 4的是( )A.y=x 4+ B.y=2t 1+x tC y 1 1. =4t+ (t>0) D.y=t+t t答案 C解析 A中 x=-1 1 1时,y=-5<4,B中 t=-1时,y=-3<4,C中 y=4t+ ≥2 4t· =4,t t1当且仅当 t= 时等号成立,D中 t=-1时,y=-2<4.故选 C.24.若把总长为 20 m的篱笆围成一个矩形场地,则矩形场地的最大面积是________ m2.答案 25解析 设矩形的一边为 x m,面积为 y m2,1则另一边为 ×(20-2x)=(10-x)m,其中 02x+ 10-x ∴y=x(10-x)≤ 2 2=25,当且仅当 x=10-x,即 x=5时,等号成立,所以 ymax=25,即矩形场地的最大面积是 25 m2.5 x.函数 y= (x>0)的最大值为________.x2+11答案21解析 y x 1= =x2+1 x 1≤ .+ 2x1当且仅当 x= ,即 x=1时,等号成立.x26 x.函数 y= (x>1)的最小值为________.x-1答案 4解析 ∵x>1,∴x-1>0,x2 x2y -1+1 x 1 1∴ = = = + +x-1 x-1 x-1(x 1) 1= - + +2≥4.x-1x 1 1当且仅当 - = ,即 x=2时,等号成立.x-1【典型例题】题型一 利用基本不等式求最值——配凑法1.已知 09答案82x+3-2x1解析 x(3-2x)= ·2x(3-2x) 1≤ · 2 2 9= ,2 2 8当且仅当 2x=3-2x,即 x 3= 时取等号.42 x>5 1.已知 ,则 f(x)=4x-2+ 的最小值为________.4 4x-5答案 55解析 ∵x> ,∴4x-5>0,4∴f(x)=4x-2 1 1+ =4x-5+ +3≥2 1+3=5.4x-5 4x-5当且仅当 4x-5 1= ,即 x 3= 时取等号.4x-5 23 f(x) -x2.已知函数 = (x<-1),则( )x+1A.f(x)有最小值 4 B.f(x)有最小值-4C.f(x)有最大值 4 D.f(x)有最大值-4答案 Af(x) -x2 -x2-1+1解析 = =x+1 x+1x 1 1-1+ x+1+ -2=- x+1 =- x+1=-(x+1) 1+ +2.- x+1 因为 x<-1,所以 x+1<0,-(x+1)>0,所以 f(x)≥2 1+2=4,当且仅当-(x+1) 1= ,即 x=-2时,等号成立.- x+1 故 f(x)有最小值 4.跟踪训练 14.若 02解 由 x 1-4x2= x2 1-4x2 1= ·4x2 1-4x2 41 4x2 1 4x2 1 4x2+ 1-4x2 = - ≤ ·2 2 21= ,4当且仅当 4x2 1=1-4x2,即 x2= ,8x 2= 时取“=”,故 x 1-4x2 1的最大值为 .4 45.当 x>1 2x 8时,求 + 的最小值;x-18 x-1 4+解析 2x+ =2 x-1 +2,x-1∵x>1,∴x-1>0,2x 8∴ + ≥2×2 4+2=10,x-1当且仅当 x 1 4- = ,即 x=3时,取等号.x-126 x +2. (x>1)的最小值为________.x-1答案 2+2 3解析 令 x-1=t,则 x=1+t 且 t>0,x2+2 1+t 2+2 t2+2t+3∴ = =x-1 t tt 3= + +2≥2 3+2.t3当且仅当 t= ,即 t= 3,tx= 3+1时,等号成立.题型二 利用基本不等式求最值——常数代换法7 1 1.若正数 m,n 满足 2m+n=1,则 + 的最小值为( )m nA.3+2 2 B.3+ 2C.2+2 2 D.3答案 A解析 因为 2m+n=1,1 11 1 +则 + = m n ·(2m n 2m+n)=3+ +m n m n3 2 n ·2m≥ + =3+2 2,m n当且仅当 n= 2m m 2- 2,即 = ,n= 2-1时等号成立,21 1所以 + 的最小值为 3+2 2,故选 A.m n8.已知 x>0,y>0且 x+y 5 1 1= ,则 + 的最小值为________.x+1 y+21答案2解析 令 x+1=m,y+2=n,∵x>0,y>0,∴m>0,n>0,则 m+n=x+1+y+2=8,1 1 n m1 1 1 1 + 1 1 + +2∴ + = + = m n × (m 1+n)= m n ≥ ·(2 1+2) 1= .x+1 y+2 m n 8 8 8 2n m当且仅当 = ,即 m=n=4时等号成立.m n1 1 1∴ + 的最小值为 .x+1 y+2 2跟踪训练 29 x>0 y>0 1 9.已知 , ,且 + =1,求 x+y 的最小值.x y1 9解 方法一 ∵x>0,y>0, + =1,x y1 9+x y x y (x y) y 9x∴ + = + = + +10x y≥6+10=16,y 9x当且仅当 = ,x y1 9又 + =1,即 x=4,y=12时,上式取等号.x y故当 x=4,y=12时,(x+y)min=16.1 9方法二 由 + =1,得(x-1)(y-9)=9(定值).x y1 9由 + =1可知 x>1,y>9,x y∴x+y=(x-1)+(y-9)+10≥2 x-1 y-9 +10=16,当且仅当 x-1=y-9=3,即 x=4,y=12时上式取等号,故当 x=4,y=12时,(x+y)min=16.10 1 a.已知不等式 ( ) (x+y)≥9对任意正实数 x,y 恒成立,则正实数 a 的最小值为( )x yA.2 B.4 C.6 D.8答案 B1 a 1 a+ +解析 已知不等式(x+y) x y ≥9对任意正实数 x,y 恒成立,只要求(x+y) x y 的最小值大于或等于 9,1 a+∵(x+y) x y =1 a y ax+ + + ≥a+2 a+1,x y当且仅当 y= ax 时,等号成立,∴a+2 a+1≥9,∴ a≥2或 a≤-4(舍去),∴a≥4,即正实数 a 的最小值为 4,故选 B.题型三 基本不等式的实际应用11.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)设大货车运输到第 x 年年底,该车运输累计收入与总支出的差为 y 万元,则 y=25x-[6x+x(x-1)]-50=-x2+20x-50(0由-x2+20x-50>0,可得 10-5 2因为 2<10-5 2<3,所以大货车运输到第 3年年底该车运输累计收入超过总支出.(2)因为利润=累计收入+销售收入-总支出,所以二手车出售后,y+ 25-x x25+小王的年平均利润为 =19- x ≤19-2 25=9,x25当且仅当 x= ,即 x=5时,等号成立,x所以小王应当在第 5年年底将大货车出售,能使小王获得的年平均利润最大.素养提升 (1)利用基本不等式求解实际问题时,要根据实际问题,设出变量,注意变量应满足实际意义,抽象出目标函数的表达式,建立数学模型,再利用基本不等式求得函数的最值.(2)构建数学模型,提升数学建模核心素养.跟踪训练 312.网店和实体店各有利弊,两者的结合将在未来一段时期内,成为商业的一个主要发展方向.某品牌行车记录仪支架销售公司从 2019年 1月起开展网络销售与实体店体验安装结合的销售模式.根据几个月运营发现,产品的月销量 x 万件与投入实体店体验安装的费用 t 万元2之间满足函数关系式 x=3- .已知网店每月固定的各种费用支出为 3 万元,产品每 1t+1万件进货价格为 32万元,若每件产品的售价定为“进货价的 150%”与“平均每件产品的实体店体验安装费用的一半”之和, 则该公司最大月利润是________万元.答案 37.532 t2 ×150%+解析 由题意知 t= -1(13-x16 3 1-x +-32x-3-t 16x t= - -3=16x 1 1- + -3=45.5- 3-x ≤45.5-2 16=37.5,2 3-x 2当且仅当 x 11= 时取等号,即最大月利润为 37.5万元.4【课堂小测】1.下列不等式正确的是( )1 1A.a+ ≥2 B.(-a)+ ( )≤-2a aC a2 11. + ≥2 D.(-a)2+ ( )2 ≤-2a2 a答案 Ca2>0 a2 1解析 ∵ ,故 + ≥2成立.a22.已知 a>0,且 b>0,若 2a+b=4,则 ab 的最大值为( )A.1 B 1.4 C. D.24 2答案 D解析 4=2a+b≥2 2ab,即 2≥ 2ab,两边平方得 4≥2ab,∴ab≤2,当且仅当 a=1,b=2时,等号成立,∴ab 的最大值为 2.3.(多选)设 a>0,b>0,则下列不等式中一定成立的是( )A.a+b 1+ ≥2 2 B. 2ab ≥ abab a+ba2+b2C. a 1 1≥ +b D.(a+b) ( )≥4ab a b答案 ACD解析 ∵a>0,b>0,∴a+b 1+ ≥2 ab 1+ ≥2 2,ab ab1当且仅当 a=b 且 2 ab= ,即 a b 2= = 时取等号,ab 2故 A一定成立;∵a+b≥2 ab>0,2ab 2ab∴ ≤ = ab,当且仅当 a=b 时取等号,a+b 2 ab2ab∴ ≥ ab不一定成立,故 B不一定成立;a+b2ab 2ab∵ ≤ = ab,当且仅当 a=b 时取等号,a+b 2 aba2+b2 a+b 2-2ab= =a 2ab+b- ≥2 ab- ab= ab,a+b a+b a+b当且仅当 a=b 时取等号,a2+b2 a2+b2∴ ≥ ab,∴ ≥a+b,故 C一定成立;a+b ab1 1∵(a b a+b) ( )=2+ + ≥4,a b a b当且仅当 a=b 时取等号,故 D一定成立.4.若 a,b 都是正数,且 a+b=1,则(a+1)(b+1)的最大值为________.9答案4 a+1 + b+1 解析 (a+1)(b+1)≤ 2 2 9= ,4当且仅当 a+1=b 1 a b 1+ ,即 = = 时取等号,2故(a+1)(b+1) 9的最大值为 .45.某汽车运输公司购买一批豪华大客车投入营运,据市场分析每辆车营运的总利润 y(单位:10万元)与营运年数 x(x∈N*)满足关系 y=-x2+12x-25,则每辆客车营运________年时,年平均利润最大.答案 5解析 ∵y=-x2+12x-25,y -x2+12x-25∴年平均利润为 =x xx 25+=- x +12≤-2 x·25+12=2,xx 25当且仅当 = ,即 x=5时,等号成立.x6.已知 x>0,y>0,且 2x+8y=xy,求:(1)xy 的最小值;(2)x+y 的最小值.解 (1)∵xy=2x+8y≥2 2x·8y,即 xy≥8 xy,即 xy≥64,当且仅当 2x=8y,即 x=16,y=4时,等号成立,∴xy 的最小值为 64.(2)由 2x+8y=xy 8 2,得 + =1,x y8 2+则 x+y= x y (x+y)10 2x 8y 10 2 2x·8y= + + ≥ + =18.y x y x2x 8y当且仅当 = ,即 x=12,y=6时等号成立,y x所以 x+y 的最小值为 18.【课后作业】1.已知 a>0,b>0,且 ab=2,那么( )A.a+b≥4 B.a+b≤4C.a2+b2≥4 D.a2+b2≤4答案 C解析 ∵a>0,b>0,∴a+b≥2 ab=2 2,故 A,B均错误.a2+b2≥2ab=4,故选 C.2.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x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8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 Bx 800 x解析 若每批生产 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x 8800 x 2 800·x 20 800 x用是 + ≥ = ,当且仅当 = ,即 x=80时取等号.x 8 x 8 x 83 2 1.已知正数 a,b 满足 a+2b=2,则 + 的最小值为________.a b答案 42 12 1 +a b 1解析 + = × (a+2b)a b 24 a 4b1 + += b a21≥ (4+2 4)=4.2a 4b 1当且仅当 = ,即 a=1,b= 时等号成立,b a 22 1∴ + 的最小值为 4.a b4.设 a>0,b>0,给出下列不等式:①a21 1+1>a; ② (a )(b )≥4;a b③(a b) (1 1+ )≥4; ④a2+9>6a.a b其中恒成立的是________.(填序号)答案 ①②③a 1解析 由于 a2-+1-a= 2 2 3+ >0,故①恒成立;4ab 1= ,a 1 b 1+ + ab由于 a b =ab 1 b a 2 ab· 1 b+ + + ≥ +2 ·a=4.当且仅当 即 a=bab a b ab a b b a= ,a b=1时,“=”成立,故②恒成立;1 1+由于(a b) a b 2 b a 2 2 b·a 4. a b+ = + + ≥ + = 当且仅当 = ,即 a=b 时,“=”成立,故③a b a b b a恒成立;当 a=3时,a2+9=6a,故④不恒成立.综上,恒成立的是①②③.5.命题“ x∈(1,+∞),x2-ax+a+2>0”为真命题,则实数 a 的取值范围是________.答案 (-∞,2 3+2)解析 依题意 x∈(1,+∞),x2-ax+a+2>0恒成立,2即 a(x-1)x-1x2+2 x2-2x+1 + 2x-2 +3∵ =x-1 x-1 x-1 2+2 x-1 +3=x-1=(x-1) 3+ +2≥2 3+2.x-13当且仅当 x-1= ,即 x= 3+1时,等号成立.x-1∴a<2 3+2.6.运货卡车以每小时 x 千米的速度匀速行驶 130千米,按交通法规限制 50≤x≤100(单位:x2千米/时).假设汽油的价格是每升 2元,而汽车每小时耗油 (2 )升,司机的工资是每小360时 14元.(1)求这次行车总费用 y 关于 x 的表达式;(2)当 x 为何值时,这次行车的总费用最低,并求出最低费用.解 (1) 130所用时间为 t= (h),xx2130 2+y= ×2× 360 14 130+ × ,x∈[50,100].x x130×18 2×130所以,这次行车总费用 y 关于 x 的表达式是 y= + x,x∈[50,100]x 360( y 2 340 13或 = + x,x∈[50,100]).x 18(2)y 130×18 2×130= + x≥26 10,x 360130×18 2×130当且仅当 = x,x 360即 x=18 10时等号成立.故当 x=18 10时,这次行车的总费用最低,最低费用为 26 10元.第四讲 基本不等式【考试要求】1.了解基本不等式的证明过程.2.会用基本不等式解决简单的最值问题.3.理解基本不等式在生活实际问题中的应用.【知识梳理】1.基本不等式: .(1)基本不等式成立的条件: .(2)等号成立的条件:当且仅当 时取等号.(3) a+b其中 叫做正数 a,b 的算术平均数, ab叫做正数 a,b 的几何平均数.22.几个重要的不等式(1)a2+b2≥ (a,b∈R).(2)b a+ ≥ (a,b 同号).a b(3)ab (a b )2 (a,b∈R).22(4)a +b2(a b )2 (a,b∈R).2 2以上不等式等号成立的条件均为 a=b.3.利用基本不等式求最值已知 x>0,y>0,则(1)如果积 xy 是定值 p,那么当且仅当 时,和 x+y 有最 值 2 p.(简记:积定和最小)2(2) p如果和 x+y 是定值 p,那么当且仅当 时,积 xy 有最 值 .(简记:和定积最大)4注意:利用基本不等式求最值应满足三个条件:“一正,二定,三相等”.【基础自测】1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)x≠0 1时,x+ ≥2.( )x(2)若 a>0 a3 1,则 + 的最小值为 2 a.( )a2(3)两个不等式 a2+b2≥2ab a+b与 ≥ ab成立的条件是相同的.( )2(4)“x>0且 y>0 x y”是“ + ≥2”的充要条件.( )y x2.已知 x>2,则 x 1+ 的最小值是( )x-2A.1 B.2 C.2 2 D.43.下列等式中最小值为 4的是( )A 4 1.y=x+ B.y=2t+ C.y=4t 1+ (t>0) D.y 1=t+x t t t4.若把总长为 20 m的篱笆围成一个矩形场地,则矩形场地的最大面积是________ m2.5 x.函数 y= (x>0)的最大值为________.x2+126.函数 y x= (x>1)的最小值为________.x-1【典型例题】题型一 利用基本不等式求最值——配凑法1.已知 02 x>5 f(x) 4x 2 1.已知 ,则 = - + 的最小值为________.4 4x-523 -x.已知函数 f(x)= (x<-1),则( )x+1A.f(x)有最小值 4 B.f(x)有最小值-4 C.f(x)有最大值 4 D.f(x)有最大值-4跟踪训练 14.若 025.当 x>1时,求 2x 8+ 的最小值;x-1x26 +2. (x>1)的最小值为________.x-1题型二 利用基本不等式求最值——常数代换法7 1 1.若正数 m,n 满足 2m+n=1,则 + 的最小值为( )m nA.3+2 2 B.3+ 2 C.2+2 2 D.38.已知 x>0,y>0且 x+y 5 1 1= ,则 + 的最小值为________.x+1 y+2跟踪训练 29.已知 x>0 y>0 1 9, ,且 + =1,求 x+y 的最小值.x y10 (1 a.已知不等式 ) (x+y)≥9对任意正实数 x,y 恒成立,则正实数 a 的最小值为( )x yA.2 B.4 C.6 D.8题型三 基本不等式的实际应用11.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)跟踪训练 312.网店和实体店各有利弊,两者的结合将在未来一段时期内,成为商业的一个主要发展方向.某品牌行车记录仪支架销售公司从 2019年 1月起开展网络销售与实体店体验安装结合的销售模式.根据几个月运营发现,产品的月销量 x 万件与投入实体店体验安装的费用 t 万元之间满足函数关系式 x=3 2- .已知网店每月固定的各种费用支出为 3 万元,产品每 1t+1万件进货价格为 32万元,若每件产品的售价定为“进货价的 150%”与“平均每件产品的实体店体验安装费用的一半”之和, 则该公司最大月利润是________万元.【课堂小测】1.下列不等式正确的是( )1A.a 1+ ≥2 B.(-a)+ ( )≤-2a aC.a2 11+ ≥2 D.(-a)2+ ( )2 ≤-2a2 a2.已知 a>0,且 b>0,若 2a+b=4,则 ab 的最大值为( )A.1 B.4 C.1 D.24 23.(多选)设 a>0,b>0,则下列不等式中一定成立的是( )A a b 1 2 2 B. 2ab aba2+b2 1 1. + + ≥ ≥ C. ≥a+b D.(a+b) ( )≥4ab a+b ab a b4.若 a,b 都是正数,且 a+b=1,则(a+1)(b+1)的最大值为________.5.某汽车运输公司购买一批豪华大客车投入营运,据市场分析每辆车营运的总利润 y(单位:10万元)与营运年数 x(x∈N*)满足关系 y=-x2+12x-25,则每辆客车营运________年时,年平均利润最大.6.已知 x>0,y>0,且 2x+8y=xy,求:(1)xy 的最小值;(2)x+y 的最小值.【课后作业】1.已知 a>0,b>0,且 ab=2,那么( )A.a+b≥4 B.a+b≤4 C.a2+b2≥4 D.a2+b2≤42.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x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8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3 2 1.已知正数 a,b 满足 a+2b=2,则 + 的最小值为________.a b4.设 a>0,b>0,给出下列不等式:①a2+1>a 1; ② (a )(b 1 )≥4;③(a+b) (1 1 )≥4; ④a2+9>6a.a b a b其中恒成立的是________.(填序号)5.命题“ x∈(1,+∞),x2-ax+a+2>0”为真命题,则实数 a 的取值范围是________.6.运货卡车以每小时 x 千米的速度匀速行驶 130千米,按交通法规限制 50≤x≤100(单位:2千米/时) x.假设汽油的价格是每升 2元,而汽车每小时耗油 (2 )升,司机的工资是每小360时 14元.(1)求这次行车总费用 y 关于 x 的表达式;(2)当 x 为何值时,这次行车的总费用最低,并求出最低费用. 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第4讲 基本不等式 学生版.pdf 第4讲 基本不等式 教师版.pdf