3.2 习题课 基本不等式的综合应用(课件+学案+练习,共3份) 苏教版(2019)必修第一册

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3.2 习题课 基本不等式的综合应用(课件+学案+练习,共3份) 苏教版(2019)必修第一册

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习题课 基本不等式的综合应用
课标要求 进一步熟悉基本不等式,能灵活应用基本不等式解决综合问题.
【引入】 前面我们学习了基本不等式及其简单应用,如利用基本不等式比较大小、判定命题的真假、证明无条件不等式、求函数或代数式的最值以及基本不等式的实际应用等,在此基础上我们进一步学习基本不等式的综合应用.
一、利用基本不等式比较大小
例1 (1)(多选)已知a>0,b>0,且2a+8b=1,则(  )
A.2a-8b>-1 B.+2≥1
C.ab≤ D.a2+16b2≥
(2)(多选)若x>0,y>0,且2x+y=xy,则(  )
A.+>1
B.x+2y+xy≥9+6
C.xy≤8
D.+≥2
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 对给出含两个变量等式条件的比较大小、判断真假命题,关键在于探究发现条件等式和结论中不等式的内在联系,才能灵活利用条件,得出结果.
训练1 (1)若a>0,b>0,则下面结论正确的有(  )
A.2(a2+b2)≤(a+b)2
B.若+=2,则a+b≥
C.若ab+b2=2,则a+b≥4
D.若a+b=1,则ab≤
(2)(多选)已知a>0,b>0,且a+b=1,则(  )
A.a2+b2≥ B.≥
C.+≥4 D.+≤
                                    
                                    
                                    
二、利用基本不等式求最值
例2 (1)若a>0,b>0,且+b=1,则的最大值是________.
(2)已知0(3)已知x>0,y>0,x+2y+2xy=8,则x+2y的最小值为________.
(4)已知正实数a,b满足+=1,则a+b的最小值为________.
                                    
                                    
                                    
思维升华 利用基本不等式求最值的常用方法
(1)直接运用基本不等式,如本例(1);
(2)凑配和(或积)为常数,如本例(2);
(3)常值代换,如本例(2);
(4)消元法,如本例(3);
(5)换元法,如本例(4).
另外,多次使用不等式时,需每次使用不等式时取等号的条件同时成立,才能取得最值.
训练2 (1)已知a>0,b>0,6a+=1,则+6b的最小值为(  )
A.13 B.19
C.21 D.27
(2)已知a>0,b>0,且ab=1,则++的最小值为(  )
A.4+2 B.8
C.6 D.10
(3)已知正实数x,y满足+=1,则4xy-3x-6y的最小值为(  )
A.2 B.4
C.8 D.12
(4)已知a>0,b>0,且2a+b=ab-1,则a+2b的最小值为________.
(5)设a>0,b>0,且2a+b=2,则+(  )
A.有最小值为4
B.有最小值为2+1
C.有最小值为
D.无最小值
(6)若直角三角形ABC的周长为定值2,则△ABC的面积的最大值为(  )
A.6-4 B.2+
C.1 D.3-2
                                    
                                    
                                    
                                    
三、证明条件不等式
例3 (1)已知正数a,b,c满足a+b+c=3,求证:a3b+b3c+c3a≥3abc;
(2)已知a>0,b>0,a+b=1,证明:+≤2.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 (1)根据已知条件,利用基本不等式证明不等式的策略:从已证不等式和问题的已知条件出发,借助不等式的性质和有关定理,经过逐步的逻辑推理,最后转化为所求问题,其特征是由“已知”看“可知”,逐步推向“未知”.
(2)要善于从要证不等式出发,逐步分析探索使它成立的充分条件,然后对充分条件给出证明.
训练3 已知a,b,c均为正实数,且a+b+c=1.
求证:(1)++≥9.
(2)≥8.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
四、由不等式恒成立求参数
例4 (1)已知x>0,y>0,若不等式+≥恒成立,则实数m的最大值为(  )
A.6 B.9
C.12 D.15
(2)若关于x的不等式ax2+≥(a>0)对于一切实数x都成立,则实数a的取值范围是(  )
A.(0,9] B.
C. D.[9,+∞)
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 (1)当条件给定参数的正、负时,直接利用基本不等式,得到含参数的不等式,再解含参数的不等式.
(2)当未给出参数的正负时,孤立参数,转化为函数的最值问题求解.
训练4 (1)设a>0,不等式x+≥6对x>0恒成立,则a的最小值是(  )
A.1 B.4
C.9 D.16
(2)已知x>0,y>0,且+=1,若x+2y>2m恒成立,则实数m的取值范围是(  )
A.(-∞,4)
B.(4,+∞)
C.(-2,2)
D.(-∞,-2)∪(2,+∞)
                                    
                                    
                                    
                                    
【课堂达标】
1.(多选)若实数a>0,b>0,ab=1,则下列不等式中,正确的是(  )
A.a+b≥2 B.+≥2
C.a2+b2≥2 D.+≤2
2.已知x>0,y>0,且x+y=2,则+的最小值为(  )
A.8 B.6
C.4 D.2
3.已知a>0,b>0,+=1,则满足“m4.设实数a>0,若函数y=x+,x∈(-2,+∞)的最小值为6,则a=________.
习题课 基本不等式的综合应用
例1 (1)ACD (2)ABD [(1)对于A,因为2a+8b=1,所以2a=1-8b,
又因为a>0,b>0,所以2a=1-8b>0,
即0所以2a-8b=1-8b-8b=1-16b,
又因为0所以-1<2a-8b<1,可知A选项正确;
对于B,因为()2=a+4b+4=1,
当且仅当2a=8b,即a=,b=时等号成立,
所以≤1,可知B选项错误;
对于C,因为2a+8b=1≥2,所以ab≤,
当且仅当2a=8b,即a=,b=时等号成立,可知C选项正确;
对于D,因为2a+8b=1,所以a+4b=,
所以a2+16b2=,
当且仅当a=4b,即a=,b=时等号成立,可知D选项正确.故选ACD.
(2)x>0,y>0,
因为2x+y=xy,所以=1.
所以=1,A正确;
x+2y+xy=3x+3y=(3x+3y)·,当且仅当,即x=y时等号成立,B正确;
2x+y=xy≥2,解得xy≥8,C错误;
因为2x+y=xy,所以(x-1)(y-2)=2,
由题意知,x-1>0,y-2>0,则=2,当且仅当,即x=2,y=4时等号成立,D正确.]
训练1 (1)B (2)ACD [(1)对于选项A,
由a2+b2≥2ab,得2(a2+b2)≥(a+b)2,
当且仅当a=b时取等号,所以选项A不正确;
对于选项B,若a>0,b>0,
=1,
则a+b=(a+b)=,当且仅当,
即a=,b=3时取等号,所以选项B正确;
对于选项C,令a=b=1,满足a>0,b>0,
且ab+b2=2,但a+b=2<4,
所以选项C不正确;
对于选项D,ab≤,
当且仅当a=b=时取等号,所以选项D不正确.故选B.
(2)A.a2+b2≥,当且仅当a=b=时,等号成立,正确;
B.,当且仅当a=b=时,等号成立,错误;
C.(a+b)=2+=4,当且仅当,
即a=b=时,等号成立,正确;
D.()2=1+2≤1+(a+b)=2,即,当且仅当a=b=时,等号成立,正确.
例2 (1) (2)9 (3)4 (4)
[(1)∵a>0,b>0,∴>0,b>0,
∴,
即(当且仅当=b,即a=2,b=时取等号),∴,即.
(2)因为0则[(1-a)+a]=5+=5+4=9,当且仅当时,即a=时,等号成立,所以的最小值是9.
(3)由x+2y+2xy=8,可知y=,
因为x>0,y>0,所以0所以x+2y=x+
=x+-2≥
2-2=4,
当且仅当x+1=,
即x=2时,等号成立.
所以x+2y的最小值为4.
(4)令x=2a+b,y=a+2b,
则=1,且x>0,y>0,
所以a+b=(x+y)=(x+y),当且仅当,即a=b=时,等号成立,所以a+b的最小值为.]
训练2 (1)D (2)B (3)C (4)5+2 (5)B
(6)D [(1)由题意得
+15=27,
当且仅当36ab=,
即a=,b=3时,等号成立,
所以+6b的最小值为27.故选D.
(2)=8,
当且仅当a+b=,即a+b=4,
即时等号成立,
所以的最小值为8,故选B.
(3)由x>0,y>0且=1,
可得xy=x+2y,
所以4xy-3x-6y=4x+8y-3x-6y=x+2y=(x+2y)=4+=8,当且仅当,即x=4,y=2时,等号成立,
所以4xy-3x-6y的最小值为8.故选C.
(4)由2a+b=ab-1,得a=,
因为a>0,b>0,所以a=>0,b+1>0,
所以b>2,
所以a+2b=+2(b-2)+4=2(b-2)+,
当且仅当2(b-2)=,
即b=2+时,等号成立,
所以a+2b的最小值为5+2.
(5)设则b=y-x,2a+b=x+y=2,
+1,
当且仅当,即x=2-2,y=4-2时等号成立,故当a=2-2,b=6-4时,+1.
(6)设直角三角形ABC的两条直角边长分别为x,y(x,y>0),由题意得x+y+=2,
由基本不等式得2=x+y+=(2+),
所以,
即xy≤(2-)2=6-4,
当且仅当x=y=2-时等号成立,
则S△ABC=,
因此△ABC面积的最大值为3-2.故选D.]
例3 证明 (1)因为a,b,c为正数,
所以=2a
,
=2b
,
=2c
,
因此≥a+b+c=3
.
又a,b,c为正数,所以两边同乘abc
可得a3b+b3c+c3a≥3abc,即得证.
(2)因为a>0,b>0,
所以要证,
即证()2≤(2)2,
即证2a+1+2b+1+2≤8,
即证a+b+≤3,又a+b=1,
所以即证≤2,
即证(2a+1)·(2b+1)≤4,
即证4ab+2a+2b+1≤4,
即证ab≤.
因为ab≤
,
故原不等式成立.
训练3 证明 (1)因为a,b,c均为正实数,a+b+c=1,所以=9,
当且仅当a=b=c=时,等号成立,
所以≥9.
(2)因为a,b,c均为正实数,a+b+c=1,
所以,
同理,.
上述三个不等式两边均为正,分别相乘,
得=8,
当且仅当a=b=c=时,等号成立,
所以≥8.
例4 (1)C (2)C [(1)因为x>0,y>0,
不等式恒成立,
所以m≤(x+3y)恒成立,
又(x+3y)=6+≥6+2=12,
当且仅当,即x=3y时等号成立,
所以(x+3y)的最小值为12,
所以m≤12,即实数m的最大值为12.
(2)关于x的不等式ax2+(a>0)对于一切实数x都成立,
则a(x2+1)+ ,其中x∈R.
又a(x2+1)>0,x2+1>0,
所以由基本不等式有a(x2+1)+≥2,
当且仅当a(x2+1)=,即a=时取等号,则2.故选C.]
训练4 (1)C (2)A [(1)因为a>0,x>0,
所以x+,
当且仅当x=,即x=时取等号,
所以2≥6,即a≥9,
所以a的最小值是9.
(2)因为x>0,y>0,且=1,
所以x+2y=(x+2y)+4=4+4=8,
当且仅当,即x=4,y=2时,等号成立.
因为x+2y>2m恒成立,
所以2m<8,解得m<4,故选A.
课堂达标
1.ABC [对于A:a+b≥2=2,正确;
对于B:=2,正确;
对于C:a2+b2≥2ab=2,正确;
对于D:=2,不正确.故选ABC.]
2.A [因为x>0,y>0,且x+y=2,
所以(x+y)
=≥=8,
当且仅当,
即x=,y=时,等号成立,
所以的最小值为8.故选A.]
3.1(或2,3,4,答案不唯一) [由题意可知a+2b=(a+2b)=,当且仅当,即a=b=时取等号,所以a+2b≥恒成立,故正整数 m的值可以为1(或2,3,4,答案不唯一).]
4.16 [因为x>-2,所以x+2>0,又a>0,
所以y=x+=(x+2)+-2≥2-2,
当且仅当x+2=,
即x=-2时,等号成立,
故ymin=2-2=6,a=16.](共64张PPT)
第3章
3.2习题课 基本不等式的综合应用
课标要求
进一步熟悉基本不等式,能灵活应用基本不等式解决综合问题.
引入
前面我们学习了基本不等式及其简单应用,如利用基本不等式比较大小、判定命题的真假、证明无条件不等式、求函数或代数式的最值以及基本不等式的实际应用等,在此基础上我们进一步学习基本不等式的综合应用.
课时精练
一、利用基本不等式比较大小
二、利用基本不等式求最值
三、证明条件不等式
课堂达标
内容索引
四、由不等式恒成立求参数
利用基本不等式比较大小

例1

(1)(多选)已知a>0,b>0,且2a+8b=1,则
对于A,因为2a+8b=1,


所以2a=1-8b,又因为a>0,b>0,所以2a=1-8b>0,



对给出含两个变量等式条件的比较大小、判断真假命题,关键在于探究发现条件等式和结论中不等式的内在联系,才能灵活利用条件,得出结果.
思维升华
(1)若a>0,b>0,则下面结论正确的有
训练1

对于选项A,
(2)(多选)已知a>0,b>0,且a+b=1,则



利用基本不等式求最值

例2
因为09
(3)已知x>0,y>0,x+2y+2xy=8,则x+2y的最小值为________.
4
思维升华
利用基本不等式求最值的常用方法
(1)直接运用基本不等式,如本例(1);
(2)凑配和(或积)为常数,如本例(2);
(3)常值代换,如本例(2);
(4)消元法,如本例(3);
(5)换元法,如本例(4).
另外,多次使用不等式时,需每次使用不等式时取等号的条件同时成立,才能取得最值.
训练2

A.13 B.19 C.21 D.27




证明条件不等式

例3
又a,b,c为正数,所以两边同乘abc
可得a3b+b3c+c3a≥3abc,即得证.
思维升华
(1)根据已知条件,利用基本不等式证明不等式的策略:从已证不等式和问题的已知条件出发,借助不等式的性质和有关定理,经过逐步的逻辑推理,最后转化为所求问题,其特征是由“已知”看“可知”,逐步推向“未知”.
(2)要善于从要证不等式出发,逐步分析探索使它成立的充分条件,然后对充分条件给出证明.
训练3
因为a,b,c均为正实数,a+b+c=1,
因为a,b,c均为正实数,a+b+c=1,
由不等式恒成立求参数

例4

A.6 B.9 C.12 D.15

思维升华
(1)当条件给定参数的正、负时,直接利用基本不等式,得到含参数的不等式,再解含参数的不等式.
(2)当未给出参数的正负时,孤立参数,转化为函数的最值问题求解.
训练4

A.1 B.4 C.9 D.16

A.(-∞,4) B.(4,+∞)
C.(-2,2) D.(-∞,-2)∪(2,+∞)
【课堂达标】
1.(多选)若实数a>0,b>0,ab=1,则下列不等式中,正确的是




A.8 B.6 C.4 D.2
因为x>0,y>0,且x+y=2,
1(或2,3,4,答案不唯一)
因为x>-2,所以x+2>0,又a>0,
16
【课时精练】

1.若实数x,y满足xy=1,则x2+y2的最小值是
A.1 B.2 C.4 D.8
∵x,y∈R,xy=1,
∴x2+y2≥2xy=2,当且仅当x=y=1或x=y=-1时,等号成立.
故x2+y2的最小值为2.




5.(多选)若a,b∈(0,+∞),a+b=1,则下列说法正确的是


6.若a,b都是正数,且ab=1,则a+2b的最小值是________.
因为a,b都是正数,且ab=1,
ab≥xy
7
10.已知a>0,b>0,a+3b=1.若m>a2+9b2+7ab恒成立,求实数m的取值范围.
∵a>0,b>0,a+3b=1,

由题可得△ABC的面积S=x+y+z=1,且0A.6 B.4 C.3 D.2

则令m=2a-1>0,n=b-1>0,
所以2a=m+1,b=n+1.
13.已知a,b,c均为正数,且a+b+c=1.证明:
因为a,b,c均为正数,且a+b+c=1,
因为a为正数,所以由基本不等式可得
14.如图所示,设矩形ABCD(AB>BC)的周长为24,把它沿AC翻折,播折后AB′交DC于点P,设AB=x.
(1)用x表示DP,并求出x的取值范围;
∵矩形ABCD(AB>BC)的周长为24,AB=x,
∵AB>BC=AD,得x>12-x,∴6在△APC中,∠PAC=∠PCA,
∴AP=PC,从而得DP=PB′,
∴AP=AB′-PB′=AB-DP=x-DP.
在Rt△ADP中,由勾股定理得(12-x)2+DP2=(x-DP)2,
(2)求△ADP面积的最大值及此时x的值.课时精练12 基本不等式的综合应用
(分值:100分)
单选题每小题5分,共30分;多选题每小题6分,共6分.
一、基础巩固
1.若实数x,y满足xy=1,则x2+y2的最小值是 (  )
1 2
4 8
2.若01
3.若对于任意x>0,≤a恒成立,则a的取值范围是 (  )
(0,+∞) (5,+∞)
4.若a>0,b>0,a+b=3,则的最小值为 (  )
2
5.(多选)若a,b∈(0,+∞),a+b=1,则下列说法正确的是 (  )
ab的最大值为
的最小值是4
4a-的最大值为2
6.若a,b都是正数,且ab=1,则a+2b的最小值是    .
7.已知a,b,x,y都是正实数,且=1,x2+y2=8,则ab与xy的大小关系是    .
8.已知a,b均为正数,且ab-a-2b=0,则的最小值为    .
9.(10分)已知a>0,b>0,c>0,且abc=1,a,b,c不全相等,求证:.
10.(10分)已知a>0,b>0,a+3b=1.若m>a2+9b2+7ab恒成立,求实数m的取值范围.
二、综合运用
11.已知P是面积为1的△ABC内的一点(不含边界),若△PAB,△PAC,△PBC的面积分别为x,y,z,则的最小值是 (  )
3
12.若实数a,b满足2a+b=3,则的最小值为 (  )
6 4
3 2
13.(13分)已知a,b,c均为正数,且a+b+c=1.证明:
(1)≥4.
(2)>7.
三、创新拓展
14.(16分)如图所示,设矩形ABCD(AB>BC)的周长为24,把它沿AC翻折,播折后AB'交DC于点P,设AB=x.
(1)用x表示DP,并求出x的取值范围;
(2)求△ADP面积的最大值及此时x的值.
课时精练12 基本不等式的综合应用
1.B [∵x,y∈R,xy=1,
∴x2+y2≥2xy=2,当且仅当x=y=1或x=y=-1时,等号成立.
故x2+y2的最小值为2.]
2.C [因为00,
所以x=×2x=≤=,
当且仅当4x2=1-4x2,即x=时,等号成立,
因此,x的最大值为.]
3.B [因为x>0,所以=.
因为x>0,
所以x+≥2(当且仅当x=1时取等号),
则≤=,
即的最大值为,故a≥.]
4.D [因为a+b=3,所以(a+1)+b=1.
因为a>0,b>0,故+=·=+++1≥+2=+1=,
当且仅当=,
即a=,b=时,等号成立,故+的最小值为.]
5.ACD [对于A,因为a+b=1,
所以ab≤=,
当且仅当a=b=时,取等号,
所以ab的最大值为,故A正确;
对于B,因为a,b∈(0,+∞),a+b=1,
所以a≠1,b≠1,
所以a+>2(且当仅当a=即a=1时取等号,故等号取不到),
b+>2(当且仅当b=即b=1时取等号,故等号取不到),
所以>4,故B错误;
对于C,因为a+b=1,所以a=1-b,
所以4a-=4-4b-=4-≤4-2=2,当且仅当4b=即b=时,取等号,故C正确;
对于D,(a+b)=1+++2≥2+3=3+2,
当且仅当=即a=-1,b=2-时,取等号,故D正确.故选ACD.]
6.2 [因为a,b都是正数,且ab=1,
所以a+2b≥2=2,
当且仅当a=2b,即a=,b=时取等号.]
7.ab≥xy [∵a,b>0,∴1=+≥,
∴≥2,即ab≥4,
当且仅当a=b时等号成立,
又xy≤=4,
当且仅当x=y=2时等号成立,故ab≥xy.]
8.7 [∵a,b均为正数,ab-a-2b=0,
∴+=1,
∴+b==++2≥2+2=4,当且仅当=,
即a=4,b=2时取等号,
则-+b2-=+b2-1≥-1≥-1=7,
当且仅当a=4,b=2时取等号,
故-+b2-的最小值为7.]
9.证明 因为a>0,b>0,c>0,
所以+≥,
+≥,②
+≥,③
由①+②+③,得2≥2,
所以++≥++=(当且仅当a=b=c时,等号成立),
又abc=1,且a,b,c不全相等,
所以++>++.
10.解 ∵a>0,b>0,a+3b=1,
∴a2+9b2+7ab=(a+3b)2+ab=1+·a·3b.
∵a·3b≤=,
当且仅当a=3b,
即a=,b=时,等号成立,
∴a2+9b2+7ab≤1+×=,
∴m>,即m的取值范围为.
11.D [由题可得△ABC的面积S=x+y+z=1,且0所以+=+=+=++1≥
2+1=3,
当且仅当=,即x=时取等号,
故+的最小值为3.故选D.]
12.A [因为a>,b>1,
则令m=2a-1>0,n=b-1>0,
所以2a=m+1,b=n+1.
由2a+b=3,
可以得到m+n=1,
所以+=+=2++=2++
=2+(m+n)=4++≥4+2=6,
当且仅当m=n=,
即a=,b=时,等号成立,
所以+的最小值为6.故选A.]
13.证明 (1)因为a,b,c均为正数,
且a+b+c=1,
所以+=(a+b+c)·=2++≥2+2=4,
当且仅当a+b=c=时取等号,
所以+≥4.
(2)因为a为正数,所以由基本不等式可得+(2a+1)≥2=4,
当且仅当2a+1=2,即a=时取等号,
所以≥3-2a.
同理≥3-2b,≥3-2c,
由题可知上述三式等号不能同时成立.
所以4>9-2(a+b+c)=7,即原不等式得证.
14.解 (1)∵矩形ABCD(AB>BC)的周长为24,AB=x,∴AD=-x=12-x.
∵AB>BC=AD,得x>12-x,
∴6在△APC中,∠PAC=∠PCA,
∴AP=PC,从而得DP=PB′,
∴AP=AB′-PB′=AB-DP=x-DP.
在Rt△ADP中,由勾股定理得
(12-x)2+DP2=(x-DP)2,
∴DP=12-(6(2)在Rt△ADP中,S△ADP=AD·DP=(12-x)=108-(6∵6∴6x+≥2=72,
当且仅当6x=,即x=6时取等号.
∴S△ADP=108-≤108-72,
∴当x=6时,△ADP的面积取最大值108-72.

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