【试卷】高中数学基本不等式的巧用

1、高中数学基本不等式的巧用一.基本不等式22a+b(当且仅当a=b时21. (1)若a,bwR,则a2+b2之2ab(2)若a,bwR,贝Uabw取“=”)2. (1)若a,bwR*,则a_b之V前(2)若a,bwR*,贝|a+b之2、：'ab(当且仅当a=b时取“=”）（3）若a,bwR*,则ab<¥：（当且仅当a=b时取“二”）_.23.若XA0,贝uX+1至2（当且仅当x=1时取“=”）；若乂H0,贝ux+1<-2（当且仅XX当X=-1时取“=”）若X#0,贝UX+1上2即X+1上2或X+1<-2（当且仅当a=b时取“二”）XXX3.若ab>0,则

2、亘+->2（当且仅当a=b时取“二”）ba若ab#0,则。十2至2即旦十八2或亘+2w-2（当且仅当a=b时取“=”）bababa224.若a,bwR,则（W）2wa+b（当且仅当a=b时取“二”）22注：（1）当两个正数的积为定植时，可以求它们的和的最小值，当两个正数的和为定植时，可以求它们的积的最小值，正所谓“积定和最小，和定（2）求最值的条件“一正，二定，三取等”（3）均值定理在求最值、比较大小、求变量的取值范围、证明不等式、解决实际问题方面有广泛的应用.应用一：求最值例1:求下列函数的值域（1） y=3X2+y=X+:2XX解:/、21(1)y=3x2+t>2xJ3x2-=

3、46值域为m，+°°)Xj(2)当x>0时，y=x+XA2/x,X=2；当x<0时,值域为(一°°,2U2,+s)解题技巧:技巧一：凑项例1：已知x<5,求函数y=4x.2+1的最大值。44x-5解：因4x-5<0,所以首先要“调整”符号，又(4*一2)匕与不是常数，所以对4x-2要进行拆、凑项，511x：:一，.5-4x0,.y=4x-2=-5-4x3-23=144x-55-4x当且仅当54x=，即x=1时，上式等号成立，故当x=1时，ymax=15-4x评注：本题需要调整项的符号，又要配凑项的系数，使其积为定值。技巧二：凑系数

4、例1.当u<X<4时，求y=x(82x)的最大值。解析：由一知，82。，利用基本不等式求最值，必须和为定值或积为定值，此题为两个式子积的形式，但其和不是定值。注意到2x+(8-2x)=8为定值,故只需将y=x(8-2x)凑上一个系数即可。当工，即x=2时取等号当x=2时，y=x(8-2x)的最大值为8。评注：本题无法直接运用基本不等式求解，但凑系数后可得到和为定值，从而可利用基本不等式求最大值。变式：设0<x<3,求函数y=4x(3-2x)的最大值。2解:八3.0<x<.3-2x>0.2=4x(3-2x)=22x(3-2x)-2i'2x+3-2

5、x'j2当且仅当2x="，即x=3w/时等号成立。技巧三：分离2例3.求y=X+7X+10(x>.1)的值域。X1解析一：本题看似无法运用基本不等式，不妨将分子配方凑出含有(X+1)的项，再将其分离。/+7x+10y彳+14-Cx+1)+5z+1当x>7,即X+1>口时，y2J(x+1)x/一+5=9(当且仅当X=1时取“=”号)。XX1技巧四：换元解析二：本题看似无法运用基本不等式，可先换元，令t=X+1,化简原式在分离求最值。2、-2(t-1)7(t-1)+10_t5t44y=-二t-5ttt当,即t=x+l>口时，y至2,W+5=9(当t=2即X

6、=1时取“=”号)。评注：分式函数求最值，通常直接将分子配凑后将式子分开或将分母换元后将式子分开再利用不等式求最值。即化为y=mg(X)+-A-+B(A>O,B>0),g(X)恒正g(X)或恒负的形式，然后运用基本不等式来求最值。技巧五：注意：在应用最值定理求最值时，若遇等号取不到的情况，应结合函2数f(X)=X+a的单调性。例：求函数y=J=X£的值域。XX_x3x1/1)y=,(x>0)4解：令Jx2+4=t(t.2),皿1y_Xl25_=Jx2+4+1一t+1(t>2)X24,x24t因t>0,t1=1,但t=1解得t=±1不在区间匕,口

7、)，故等号不成立，考虑单调性。tt因为y=t+：在区间l1,y)单调递增，所以在其子区间2,2)为单调递增函数，故y-x。2所以，所求函数的值域为j5,y112)练习.求下列函数的最小值，并求取得最小值时，X的值.1_2)y=2x+,x>3x-3(3)y=2sinx,x(0，二)sinx2.已知0<x<1,求函数y=Jx(1-x)的最大值.；3.0cx<2,求函数y=Jx(2-3x)3的最大值.条件求最值1 .若实数满足a+b=2,则3a+3b的最小值是.分析：“和”到“积”是一个缩小的过程，而且3a,3b定值，因此考虑利用均值定理求最小值，解：3a和3b都是正数，3a

8、+3bA2J3a3b=2J产=6当3a=3b时等号成立，由a+b=2及3a=3*la=b=1即当a=b=1时，3a+3b的最小值是6.11一变式：右log4x+log4y=2,求-+一的取小值.并求x,y的值xy技巧六：整体代换：多次连用最值定理求最值时，要注意取等号的条件的一致性，否则就会出错。2:已知x>0,y>0,且+旦=1,求x+y的最小值。xy错解：x>0,y>0,且+旦=1,.x+y=U+91(x+y庐2叵2,为=12故,xyVxyJYxy(x+y)nin=12。错因：解法中两次连用基本不等式，在x+y之2历等号成立条件是x=y,在。+9g叵等号成立条件是=

9、9即y=9x,取等号的条件的不一致，产生错误。因xy.xyxy此，在利用基本不等式处理问题时，列出等号成立条件是解题的必要步骤，而且是检验转换是否有误的一种方法。正解："x>0,y>0,-+=1,x+y=(x+y|-+9x+10>6+10=16xyxyxy当且仅当Y=9x时，上式等号成立，又二十2=1,可得x=4,y=12时,(x+y1in=16°变式：(1)若x,y亡R+且2x+y=1,求1.1的最小值xy(2)已知a,b,x,ywR+且a+B=1,xy2技巧七、已知x,y为正实数，且x2+y2求x+y的最小值=1,求x/1+y的最大值.22分析：因条件

10、和结论分别是二次和一次，故采用公式ab色詈同时还应化简1+y2中y2前面的系数为2，xV1+y2=x/21+y2-F面将x,2y_分别看成两个因式:x2+(1y2)222)22y21x+2=2x1+y2=技巧八:已知a,b为正实数，2b+ab+a=30,求函数1，一y=ab的取小值.是通过消元，转化分析：这是一个二元函数的最值问题，通常有两个途径,为一元函数问题，再用单调性或基本不等式求解，对本题来说，这种途径是可行的；二是直接用基本不等式，对本题来说，因已知条件中既有和的形式，又有积的形式，不能一步到位求出最值，考虑用基本不等式放缩后，再通过解不等式的途径进行。30-2ba=b+1，ab=3

11、0-2bb+1,b=22b2+30bb+1由a>0得，0cb<15-2t2+34t-31-八16、令t=b+1,1<t<16,ab=1=-2（t+丁）+34.tabw18y>工当且仅当t=4,即b=3,a=6时，等号成18立。法二：由已知得:30-ab=a+2bva+2b>2y2ab.30abn2 2abau=/Ob-贝Uu2+2出u-30<0,5/<u<3/2.-x/ab-<372,ab<18,.y/点评：本题考查不等式虫之痴(a,bWR力的应用、不等式的解法及运算能力；2如何由已知不等式ab=a+2b+30(a,b-R5出发

12、求得ab的范围，关键是寻找到a+b与ab之间的关系，由此想到不等式呼之后(a,”R5,这样将已知条件转换为含ab的不等式，进而解得ab的范围.变式：1.已知a>0,b>0,ab(a+b)=1,求a+b的最小值。2.若直角三角形周长为1,求它的面积最大值。技巧九、取平方5、已知x,y为正实数，3x+2y=10,求函数W屹x+亚的最值.a+ba24b2解法一：若利用算术平均与平方平均之间的不等关系，十<|,本题很简单弧十匹也7(如)2+(V2y)2=V23x+2y=275解法二：条件与结论均为和的形式，设法直接用基本不等式，应通过平方化函数式为积的形式，再向“和为定值”条件靠拢。

13、VW>0,W=3x+2y+2声格=10+2弧/2y<10+(3x)2(72y)2=10+(3x+2y)=20V亚=2a/5变式：求函数y=&T7+后五(1<x<|)的最大值。解析：注意到2x-1与5-2x的和为定值。y2=(j2x.5=2x)2=42、(2x，1)(512x)<4(2x-1)(5-2x)=8又y>0,所以0<y2在当且仅当2x-1=5-2x,即x=|时取等号。故ymax=2V2。评注：本题将解析式两边平方构造出“和为定值”，为利用基本不等式创造了条件。总之，我们利用基本不等式求最值时，一定要注意“一正二定三相等"，同时

14、还要注意一些变形技巧，积极创造条件利用基本不等式。应用二：利用基本不等式证明不等式1 .已知a,b,c为两两不相等的实数，求证：a2+b2+c2>ab+bc+ca1)正数a,b,c满足a+b+c=1,求证：(1a)(1b)(1c)>8abc例6:已知a、b、cwR;且a+b+c=1。求证：1-1I1-1I1-/)>8abc分析：不等式右边数字8,使我们联想到左边因式分别使用基本不等式可得三个“2”连乘，又二一1=占=3一正，可由此变形入手。aaaa解：a、b、cwR+,a+b+c=10.1-1=g=bc之侦c。同理1-1至RacJ-1至2b。aaaabbcc上述三个不等式两边均为正，分