第一章 第5课时 基本不等式的综合应用(课件 学案 练习)2027届高中数学(通用版)一轮复习

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第一章 第5课时 基本不等式的综合应用(课件 学案 练习)2027届高中数学(通用版)一轮复习

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*第5课时 基本不等式的综合应用(进阶课)
[总体概览] 基本不等式的综合应用主要包括:求解与基本不等式有关的恒成立问题,基本不等式在实际问题中的应用,会综合应用基本不等式解决问题等.基本不等式问题一般不单独考查,常与其他知识综合考查.
类型一 与基本不等式有关的恒成立问题
[典例1] (2025·天津和平区期末)已知x>0,y>0,且=,若x+y>m2+3m恒成立,则实数m的取值范围是(  )
A.(-4,6) B.(-3,0)
C.(-4,1) D.(1,3)
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
通性通法: x∈M,使得f (x)≥a,等价于f (x)min≥a; x∈M,使得f (x)≤a,等价于f (x)max≤a.
[多维变迁]
已知正实数x,y满足2x+3y-xy=0,若3x+2y≥t恒成立,则实数t的取值范围是(  )
A.(-∞,25] B.(-∞,25)
C.(-∞,24] D.[24,+∞)
类型二 基本不等式的实际应用
[典例2] 春节期间,车流量较大,可以通过管控车流量,提高行车安全,在某高速公路上某时间段内的车流量y(单位时间内经过测量点的车辆数,单位:万辆/时)与汽车的平均速度v(单位:千米/时)、平均车长l(单位:米)之间满足函数关系y=(0(1)求该车型的平均车长l;
(2)该车型的汽车在该时间段内行驶,当汽车的平均速度v为多少时,车流量y达到最大值?
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
通性通法: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.
[多维变迁]
1.(2026·厦门模拟)由于燃油的价格有升也有降,现有两种加油方案,第一种方案:每次均加30升的燃油;第二种方案:每次加200元的燃油,则下列说法正确的是(  )
A.采用第一种方案划算
B.采用第二种方案划算
C.两种方案一样
D.无法确定
2.(北师大版必修第一册P28实例分析)把一段长为16 cm的细铁丝弯成一个矩形,当矩形的长为________ cm,宽为________ cm时,面积最大.
类型三 基本不等式与其他知识交汇问题
[典例3] 已知二次函数f (x)=ax2-2x+2b(a>0)的图象与x轴仅有一个交点,则的最小值为(  )
A. B.2
C.3 D.4
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通性通法:基本不等式常作为工具,与函数、导数、数列、向量、复数、简易逻辑问题、立体几何、解析几何、实际问题、新定义问题等考点交汇,常常需要借助基本不等式来解决其中的最值问题.
[多维变迁]
圆C:(x-1)2+(y-2)2=4的圆心在直线ax+by-2=0(a>0,b>0)上,则ab的最大值为(  )
A. B.
C.1 D.2
三元均值不等式及应用
三元基本不等式的形式
如果a,b,c∈R+,那么a3+b3+c3≥3abc(当且仅当a=b=c时取等号).
如果a,b,c∈R+,那么 (当且仅当a=b=c时取等号).
称为正数a,b,c的算术平均数,称为正数a,b,c的几何平均数.
用三元均值不等式和a3+b3+c3≥3abc求最值时的使用条件是“一正、二定、三相等”.
[典例4] 设a,b,c∈R+,且a+b+c=1,求(1-a)·(1-b)·(1-c)的最大值.
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[母题探究]
(变结论)本例中,条件不变,求的最小值.
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第5课时 基本不等式的综合应用
(进阶课)
类型一
典例1 C [因为x>0,y>0,且,所以x+2+y=(x+2+y)·×=6,
当且仅当x+2=y,即y=3,x=1时取等号,
所以x+y的最小值为4,
若x+y>m2+3m恒成立,则4>m2+3m,
解得-4多维变迁
 A [由正实数x,y满足 2x+3y-xy=0,得=1,
则3x+2y=(3x+2y)+9+4+≥13+2=25,
当且仅当=1,即x=y=5时,等号成立,则t≤25.
故实数t的取值范围是(-∞,25].故选A.]
类型二
典例2 解:(1)由题意,当v=100(千米/时)时,y=1(万辆/时),
∴1=,
∴l=5(米).∴该车型的平均车长为5米.
(2)由(1)知,y=(0∵v>0,∴y=
≤,
当且仅当v=,
即v=80千米/时时取等号.
故当汽车的平均速度为80千米/时时,车流量y达到最大值.
多维变迁
1.B [任取其中两次加油,假设第一次的油价为m元/升,第二次的油价为n元/升,第一种方案的均价为.所以无论油价如何变化,第二种都更划算.]
2.4 4 [设矩形的长为x cm,宽为y cm,
则x+y=8,
其面积S=xy≤=16,
当且仅当x=y=4时等号成立.]
类型三
典例3 B [依题意,二次函数f(x)=ax2-2x+2b(a>0)的图象与x轴仅有一个交点,
令ax2-2x+2b=0,
所以Δ=(-2)2-4a·2b=0,所以ab=1.
因为a>0,所以b>0,
所以≥2=2,即a=,b=时,等号成立.]
多维变迁
 B [由题知,圆心(1,2)在直线ax+by-2=0上,
∴a+2b=2.
又a>0,b>0,∴2=a+2b≥2,
∴ab≤,当且仅当a=2b,且a+2b=2,即a=1,b=时等号成立,∴ab的最大值为.]
教材拓展1
典例4 解:由于a,b,c∈R+,且a+b+c=1,
所以0即a=b=c=.
母题探究
 解:∵a,b,c均属于正实数,a+b+c=1,
∴3≤a+b+c=1,∴,
∴≥3,∴≥3≥9,
当且仅当a=b=c=时,等号成立.
∴的最小值为9.
2 / 3(共44张PPT)
第一章 集合、常用逻辑用语、不等式
*第5课时 基本不等式的综合应用(进阶课)
[总体概览] 基本不等式的综合应用主要包括:求解与基本不等式有关的恒成立问题,基本不等式在实际问题中的应用,会综合应用基本不等式解决问题等.基本不等式问题一般不单独考查,常与其他知识综合考查.
类型一 与基本不等式有关的恒成立问题
[典例1] (2025·天津和平区期末)已知x>0,y>0,且=,若x+y>m2+3m恒成立,则实数m的取值范围是(  )
A.(-4,6) B.(-3,0)
C.(-4,1) D.(1,3)

C [因为x>0,y>0,且=,
所以x+2+y=(x+2+y)==6,
当且仅当x+2=y,即y=3,x=1时取等号,
所以x+y的最小值为4,
若x+y>m2+3m恒成立,则4>m2+3m,
解得-4<m<1.
故选C.]
通性通法: x∈M,使得f (x)≥a,等价于f (x)min≥a; x∈M,使得f (x) ≤a,等价于f (x)max≤a.
[多维变迁]
已知正实数x,y满足2x+3y-xy=0,若3x+2y≥t恒成立,则实数t的取值范围是(  )
A.(-∞,25] B.(-∞,25)
C.(-∞,24] D.[24,+∞)

A [由正实数x,y满足 2x+3y-xy=0,得=1,
则3x+2y=(3x+2y)=+9+4+≥13+2=25,
当且仅当=,且=1,即x=y=5时,等号成立,则t≤25.
故实数t的取值范围是(-∞,25].故选A.]
类型二 基本不等式的实际应用
[典例2] 春节期间,车流量较大,可以通过管控车流量,提高行车安全,在某高速公路上某时间段内的车流量y(单位时间内经过测量点的车辆数,单位:万辆/时)与汽车的平均速度v(单位:千米/时)、平均车长l(单位:米)之间满足函数关系y=(0(1)求该车型的平均车长l;
(2)该车型的汽车在该时间段内行驶,当汽车的平均速度v为多少时,车流量y达到最大值?
[解] (1)由题意,当v=100(千米/时)时,y=1(万辆/时),
∴1=,∴l=5(米).∴该车型的平均车长为5米.
(2)由(1)知,y=(0∵v>0,∴y===,当且仅当v=,即v=80千米/时时取等号.
故当汽车的平均速度为80千米/时时,车流量y达到最大值.
通性通法: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.
[多维变迁]
1.(2026·厦门模拟)由于燃油的价格有升也有降,现有两种加油方案,第一种方案:每次均加30升的燃油;第二种方案:每次加200元的燃油,则下列说法正确的是(  )
A.采用第一种方案划算
B.采用第二种方案划算
C.两种方案一样
D.无法确定

B [任取其中两次加油,假设第一次的油价为m元/升,第二次的油价为n元/升,第一种方案的均价为=;第二种方案的均价为=所以无论油价如何变化,第二种都更划算.]
2.(北师大版必修第一册P28实例分析)把一段长为16 cm的细铁丝弯成一个矩形,当矩形的长为________ cm,宽为________ cm时,面积最大.
4 4 [设矩形的长为x cm,宽为y cm,
则x+y=8,
其面积S=xy≤=16,
当且仅当x=y=4时等号成立.]
4 
4 
类型三 基本不等式与其他知识交汇问题
[典例3] 已知二次函数f (x)=ax2-2x+2b(a>0)的图象与x轴仅有一个交点,则的最小值为(  )
A. B.2
C.3 D.4

B [依题意,二次函数f (x)=ax2-2x+2b(a>0)的图象与x轴仅有一个交点,
令ax2-2x+2b=0,
所以Δ=(-2)2-4a·2b=0,所以ab=1.
因为a>0,所以b>0,
所以≥2=2,当且仅当=,
即a=,b=时,等号成立.]
通性通法:基本不等式常作为工具,与函数、导数、数列、向量、复数、简易逻辑问题、立体几何、解析几何、实际问题、新定义问题等考点交汇,常常需要借助基本不等式来解决其中的最值问题.
[多维变迁]
圆C:(x-1)2+(y-2)2=4的圆心在直线ax+by-2=0(a>0,b>0)上,则ab的最大值为(  )
A. B.
C.1 D.2

B [由题知,圆心(1,2)在直线ax+by-2=0上,
∴a+2b=2.
又a>0,b>0,∴2=a+2b≥2,
∴ab≤,当且仅当a=2b,且a+2b=2,即a=1,b=时等号成立,∴ab的最大值为]
三元均值不等式及应用
三元基本不等式的形式
如果a,b,c∈R+,那么a3+b3+c3≥3abc(当且仅当a=b=c时取等号).
如果a,b,c∈R+,那么 (当且仅当a=b=c时取等号).
称为正数a,b,c的算术平均数,称为正数a,b,c的几何平均数.
用三元均值不等式和a3+b3+c3≥3abc求最值时的使用条件是“一正、二定、三相等”.
[典例4] 设a,b,c∈R+,且a+b+c=1,求(1-a)·(1-b)·(1-c)的最大值.
[解] 由于a,b,c∈R+,且a+b+c=1,
所以0<a<1,0<b<1,0<c<1,所以(1-a)(1-b)(1-c)≤ ==,当且仅当1-a=1-b=1-c,
即a=b=c=时,原式取得最大值
[母题探究]
(变结论)本例中,条件不变,求的最小值.
[解] ∵a,b,c均属于正实数,a+b+c=1,
∴3≤a+b+c=1,∴,
∴≥3,∴≥3≥9,
当且仅当a=b=c=时,等号成立.
∴的最小值为9.
【教用·教材拓展】
柯西不等式
1.教材母题
(人教A版必修第二册P37习题6.3T16)用向量方法证明:对于任意的a,b,c,d∈R,恒有不等式(ac+bd)2≤(a2+b2)(c2+d2).
上述不等式就是二维形式的柯西不等式,其证明的向量方法为教材P19数量积的性质(4):|a·b|≤|a||b|.
2.柯西不等式是数学中一个非常重要的不等式,除了用来证明一些不等式成立外,柯西不等式还常用于选择、填空求最值的问题中,借助柯西不等式可以达到事半功倍的效果.
(1)柯西不等式的代数形式
设a,b,c,d均为实数,则(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2,当且仅当ad=bc时,等号成立.
推广:设a1,a2,…,an,b1,b2,…,bn∈R,则≥(a1b1+a2b2+…+anbn)2,当且仅当bi=0(i=1,2,…,n)或存在一个实数k,使得ai=kbi(i=1,2,…,n)时,等号成立.
(2)柯西不等式的向量形式
设α,β为平面上的两个向量,则|α||β|≥|α·β|,当且仅当β是零向量,或存在实数k,使α=kβ时,等号成立.
(3)柯西不等式的三角不等式
设x1,y1,x2,y2,x3,y3为任意实数,


[典例1] 函数f (x)=2的最大值及取得最大值时x的值分别为(  )
A. B.
C. D.

A [f (x)的定义域为[4,5],由柯西不等式可知,(2)2≤(22+12)·[()2+()2]=5,所以2,当且仅当2=,即x=时取等号,故函数f (x)=2+的最大值及取得最大值时x的值分别为故选A.]
[典例2] 若实数x+2y+3z=1,则x2+y2+z2的最小值为________.
 [根据柯西不等式:(x2+y2+z2)(1+4+9)≥(x+2y+3z)2=1,
即x2+y2+z2≥,
当且仅当x=,y=,z=时等号成立.]
 
题号
1
3
5
2
4
6
8
7

一、单项选择题
1.已知F1,F2是椭圆C:=1的两个焦点,点M在C上,则|MF1|·|MF2|的最大值为(  )
A.13 B.12
C.9 D.4
课时作业(五) 基本不等式的综合应用(进阶课)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
C [因为|MF1|+|MF2|=6,|MF1|>0,|MF2|>0,
所以|MF1|·|MF2|≤==9,
当且仅当|MF1|=|MF2|=3时,等号成立,
所以|MF1|·|MF2|的最大值为9.故选C.]

题号
1
3
5
2
4
6
8
7
2.(2026·枣庄模拟)已知实数x,y>0,=2,且x+y≥m恒成立,则实数m的取值范围为(  )
A. B.(-∞,9]
C. D.[9,+∞)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
A [由=2,可得=1,
又因为x,y>0,
则x+y=(x+y)·=+2++2=,
当且仅当=,即y=2x=3时取等号,
所以(x+y)min=,
由x+y≥m恒成立,可得m≤(x+y)min=,
即实数m的取值范围为]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
3.(人教A版必修第一册P49习题2.2T7)一家商店使用一架两臂不等长的天平称黄金.一位顾客到店里购买10 g黄金,售货员先将5 g的砝码放在天平左盘中,取出一些黄金放在天平右盘中使天平平衡;再将5 g的砝码放在天平右盘中,再取出一些黄金放在天平左盘中使天平平衡,最后将两次称得的黄金交给顾客.对于顾客购得的黄金,下列说法正确的是(  )
A.小于10 g B.等于10 g
C.大于10 g D.无法判断

题号
1
3
5
2
4
6
8
7
C [设天平的左臂长为a cm,右臂长为b cm,放在左盘中的黄金为x g,放在右盘中的黄金为y g,
则由天平的平衡条件可得解得x=,y=
所以x+y≥2=10.当且仅当x=y,即a=b时,取等号,
而天平的两臂不等长,即a≠b,则上述不等式等号无法取得,
因此x+y>2=10,即顾客购得的黄金大于10 g.故C正确.]

题号
1
3
5
2
4
6
8
7
二、多项选择题 
4.已知x>0,y>0,且2x+y=1,若≤x+2y恒成立,则实数m的可能取值为(  )
A. B.
C.3 D.


题号
1
3
5
2
4
6
8
7
ABC [由x>0,y>0,得xy>0,
≤x+2y恒成立,
即=恒成立,
又=(2x+y)=5+≥5+2=9,
当且仅当x=y=时,等号成立,
故≤9,即-9=≤0,

解得m<1或m≥]

题号
1
3
5
2
4
6
8
7
5.三元均值不等式:当a,b,c均为正实数时,,即三个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数,当且仅当a=b=c时等号成立.根据上面结论,下列不等式成立的有(  )
A.若x>0,则x2+≥3
B.若0<x<1,则x2(1-x)≤
C.若x>0,则2x+≥3
D.若0<x<1,则x(1-x)2≤

题号
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8
7
AC [对于A,x>0,x2+=x2+≥3=3,当且仅当x2=,即x=1时,等号成立,故A正确;对于B,因为0<x<1,所以1-x>0,x2(1-x)=x·x·(2-2x)≤=,当且仅当x=2-2x,即x=时,等号成立,故B错误;对于C,因为x>0,所以2x+=x+x+≥3=3,当且仅当x=1时等号成立,故C正确;对于D,因为0<x<1,所以1-x>0,x(1-x)2=·2x·(1-x)·(1-x)≤=,当且仅当2x=1-x,即x=时等号成立,故D错误.故选AC.]
题号
1
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2
4
6
8
7
三、填空题
6.若正实数x,y满足x+y=2,且≥M恒成立,则M的最大值为________.
1 [∵正实数x,y满足x+y=2,
∴xy≤==1,∴≥1,
又≥M恒成立,∴M≤1,即M的最大值为1.]
1
题号
1
3
5
2
4
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7
7.(2026·长沙模拟)中国南宋著名数学家秦九韶曾提出“三斜求积术”,即假设在平面内有一个三角形,三边长分别为a,b,c,三角形的面积S可由公式S=求得,其中p为三角形周长的一半.已知△ABC的周长为12,c=4,则此三角形面积最大时,A=________.
60°
题号
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2
4
6
8
7
60° [由题可知a+b=8,c=4,p=6,
则S==
≤=4,
当且仅当a=b=4时取等号,
所以此时三角形为等边三角形,故A=60°.]
题号
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8
7
四、解答题
8.2025年6月5日是第54个世界环境日,我国环境日的主题是“美丽中国我先行” ,某高中准备设计一幅宣传画,要求画面面积为4 840 cm2,画面高与宽的比为a(a<1),画的上下部分各留出5 cm的空白,左右部分各留出8 cm的空白.
如何确定画面的高与宽,使得宣传画所用
纸张的面积最小?并求出此时a的值.
题号
1
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2
4
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7
[解] 设纸张的面积为S,画面的高为x cm(x>0),则宽为cm,
根据题意得S=(x+10)=5 000+16x+≥5 000+2=6 760,
当且仅当16x=,即x=55 时等号成立,所以当画面的高为55 cm,宽为=88 cm时,宣传画所用纸张的面积最小,此时a==
谢谢!课时作业(五) 基本不等式的综合应用(进阶课)
一、单项选择题
1.已知F1,F2是椭圆C:=1的两个焦点,点M在C上,则|MF1|·|MF2|的最大值为(  )
A.13 B.12
C.9 D.4
2.(2026·枣庄模拟)已知实数x,y>0,=2,且x+y≥m恒成立,则实数m的取值范围为(  )
A. B.(-∞,9]
C. D.[9,+∞)
3.(人教A版必修第一册P49习题2.2T7)一家商店使用一架两臂不等长的天平称黄金.一位顾客到店里购买10 g黄金,售货员先将5 g的砝码放在天平左盘中,取出一些黄金放在天平右盘中使天平平衡;再将5 g的砝码放在天平右盘中,再取出一些黄金放在天平左盘中使天平平衡,最后将两次称得的黄金交给顾客.对于顾客购得的黄金,下列说法正确的是(  )
A.小于10 g B.等于10 g
C.大于10 g D.无法判断
二、多项选择题 
4.已知x>0,y>0,且2x+y=1,若≤x+2y恒成立,则实数m的可能取值为(  )
A. B.
C.3 D.
5.三元均值不等式:当a,b,c均为正实数时,,即三个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数,当且仅当a=b=c时等号成立.根据上面结论,下列不等式成立的有(  )
A.若x>0,则x2+≥3
B.若0<x<1,则x2(1-x)≤
C.若x>0,则2x+≥3
D.若0<x<1,则x(1-x)2≤
三、填空题
6.若正实数x,y满足x+y=2,且≥M恒成立,则M的最大值为________.
7.(2026·长沙模拟)中国南宋著名数学家秦九韶曾提出“三斜求积术”,即假设在平面内有一个三角形,三边长分别为a,b,c,三角形的面积S可由公式S=求得,其中p为三角形周长的一半.已知△ABC的周长为12,c=4,则此三角形面积最大时,A=________.
四、解答题
8.2025年6月5日是第54个世界环境日,我国环境日的主题是“美丽中国我先行” ,某高中准备设计一幅宣传画,要求画面面积为4 840 cm2,画面高与宽的比为a(a<1),画的上下部分各留出5 cm的空白,左右部分各留出8 cm的空白.
如何确定画面的高与宽,使得宣传画所用纸张的面积最小?并求出此时a的值.
课时作业(五)
1.C [因为|MF1|+|MF2|=6,|MF1|>0,|MF2|>0,
所以|MF1|·|MF2|≤==9,
当且仅当|MF1|=|MF2|=3时,等号成立,
所以|MF1|·|MF2|的最大值为9.故选C.]
2.A [由=2,可得=1,
又因为x,y>0,
则x+y=(x+y)·=+2++2=,
当且仅当=,即y=2x=3时取等号,
所以(x+y)min=,
由x+y≥m恒成立,可得m≤(x+y)min=,
即实数m的取值范围为]
3.C [设天平的左臂长为a cm,右臂长为b cm,放在左盘中的黄金为x g,放在右盘中的黄金为y g,
则由天平的平衡条件可得解得x=,y=
所以x+y≥2=10.当且仅当x=y,即a=b时,取等号,
而天平的两臂不等长,即a≠b,则上述不等式等号无法取得,
因此x+y>2=10,即顾客购得的黄金大于10 g.故C正确.]
4.ABC [由x>0,y>0,得xy>0,
≤x+2y恒成立,
即=恒成立,
又=(2x+y)=5+≥5+2=9,
当且仅当x=y=时,等号成立,
故≤9,即-9=≤0,

解得m<1或m≥]
5.AC [对于A,x>0,x2+=x2+≥3=3,当且仅当x2=,即x=1时,等号成立,故A正确;对于B,因为0<x<1,所以1-x>0,x2(1-x)=x·x·(2-2x)≤=,当且仅当x=2-2x,即x=时,等号成立,故B错误;对于C,因为x>0,所以2x+=x+x+≥3=3,当且仅当x=1时等号成立,故C正确;对于D,因为0<x<1,所以1-x>0,x(1-x)2=·2x·(1-x)·(1-x)≤=,当且仅当2x=1-x,即x=时等号成立,故D错误.故选AC.]
6.1 [∵正实数x,y满足x+y=2,
∴xy≤==1,∴≥1,
又≥M恒成立,∴M≤1,即M的最大值为1.]
7.60° [由题可知a+b=8,c=4,p=6,
则S==
≤=4,
当且仅当a=b=4时取等号,
所以此时三角形为等边三角形,故A=60°.]
8.解:设纸张的面积为S,画面的高为x cm(x>0),则宽为cm,
根据题意得S=(x+10)=5 000+16x+≥5 000+2=6 760,
当且仅当16x=,即x=55 时等号成立,所以当画面的高为55 cm,宽为=88 cm时,宣传画所用纸张的面积最小,此时a==
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