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- 2021-06-16 发布
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§3.4 基本不等式: ab≤a+b
2 (一)
课时目标
1.理解基本不等式的内容及其证明;
2.能利用基本不等式证明简单不等式.
1.如果 a,b∈R,那么 a2+b2≥2ab(当且仅当 a=b 时取“=”号).
2.若 a,b 都为正数,那么a+b
2
≥ ab(当且仅当 a=b 时,等号成立),称上述不等式为
基本不等式,其中a+b
2
称为 a,b 的算术平均数, ab称为 a,b 的几何平均数.
3.基本不等式的常用推论
(1)ab≤
a+b
2 2≤a2+b2
2
(a,b∈R);
(2)当 x>0 时,x+1
x
≥2;当 x<0 时,x+1
x
≤-2.
(3)当 ab>0 时,b
a
+a
b
≥2;当 ab<0 时,b
a
+a
b
≤-2.
(4)a2+b2+c2≥ab+bc+ca,(a,b,c∈R).
一、选择题
1.已知 a>0,b>0,则a+b
2
,ab, a2+b2
2
, 2ab
a+b
中最小的是( )
A.a+b
2
B. ab C. a2+b2
2
D. 2ab
a+b
答案 D
解析 方法一 特殊值法.
令 a=4,b=2,则a+b
2
=3, ab= 8, a2+b2
2
= 10, 2ab
a+b
=8
3.∴ 2ab
a+b
最小.
方法二 2ab
a+b
= 2
1
a
+1
b
,由 2
1
a
+1
b
≤ ab≤a+b
2
≤ a2+b2
2
,可知 2ab
a+b
最小.
2.已知 m=a+ 1
a-2
(a>2),n=
1
2 x2-2 (x<0),则 m、n 之间的大小关系是( )
A.m>n B.mn.
3.设 a,b∈R,且 a≠b,a+b=2,则必有( )
A.1≤ab≤a2+b2
2
B.ab<1a+b
2
>0,
∴a2+b2
2
>1,∴ab<12 ab,a2+b2>2ab,所以,最大的只能是
a2+b2 与 a+b 之一.而 a2+b2-(a+b)=a(a-1)+b(b-1),又 0a+b
2
>0,∴ a2+b2
2
>1
2
,
∴a2+b2>1
2.
∵b-(a2+b2)=(b-b2)-a2=b(1-b)-a2
=ab-a2=a(b-a)>0,∴b>a2+b2,∴b 最大.
6.若不等式 x2+ax+1≥0 对一切 x∈(0,1]恒成立,则 a 的最小值为( )
A.0 B.-2 C.-5
2 D.-3
答案 B
解析 x2+ax+1≥0 在 x∈(0,1]上恒成立
⇔ax≥-x2-1⇔a≥ - x+1
x max.
∵x+1
x
≥2,∴- x+1
x ≤-2,∴a≥-2.
二、填空题
7.若 a<1,则 a+ 1
a-1
有最______值,为________.
答案 大 -1
解析 ∵a<1,∴a-1<0,
∴- a-1+ 1
a-1 =(1-a)+ 1
1-a
≥2(a=0 时取等号),
∴a-1+ 1
a-1
≤-2,∴a+ 1
a-1
≤-1.
8.若 lg x+lg y=1,则2
x
+5
y
的最小值为________.
答案 2
解析 ∵lg x+lg y=1,∴xy=10,x>0,y>0,
∴2
x
+5
y
=2
x
+x
2
≥2(x=2 时取等号).
9.已知 x,y∈R+,且满足x
3
+y
4
=1,则 xy 的最大值为________.
答案 3
解析 ∵x>0,y>0 且 1=x
3
+y
4
≥2 xy
12
,
∴xy≤3.当且仅当x
3
=y
4
时取等号.
10.若对任意 x>0, x
x2+3x+1
≤a 恒成立,则 a 的取值范围为________.
答案
1
5
,+∞
解析 ∵x>0,∴ x
x2+3x+1
>0,易知 a>0.
∴x2+3x+1
x
≥1
a
,
∴1
a
≤x+1
x
+3.
∵x>0,x+1
x
+3≥2 x·1
x
+3=5(x=1 时取等号),
∴1
a
≤5.∴a≥1
5.
三、解答题
11.设 a、b、c 都是正数,求证:bc
a
+ca
b
+ab
c
≥a+b+c.
证明 ∵a、b、c 都是正数,∴bc
a
、ca
b
、ab
c
也都是正数.
∴bc
a
+ca
b
≥2c,ca
b
+ab
c
≥2a,bc
a
+ab
c
≥2b,
三式相加得 2
bc
a
+ca
b
+ab
c ≥2(a+b+c),
即bc
a
+ca
b
+ab
c
≥a+b+c.
12.a>b>c,n∈N 且 1
a-b
+ 1
b-c
≥ n
a-c
,求 n 的最大值.
解 ∵a>b>c,∴a-b>0,b-c>0,a-c>0.
∵ 1
a-b
+ 1
b-c
≥ n
a-c
,
∴n≤a-c
a-b
+a-c
b-c
.
∵a-c=(a-b)+(b-c),
∴n≤a-b+b-c
a-b
+a-b+b-c
b-c
,
∴n≤b-c
a-b
+a-b
b-c
+2.
∵b-c
a-b
+a-b
b-c
≥2 b-c
a-b
·a-b
b-c
=2(2b=a+c 时取等号).
∴n≤4.∴n 的最大值是 4.
能力提升
13.已知不等式(x+y)
1
x
+a
y ≥9 对任意正实数 x,y 恒成立,则正实数 a 的最小值为
( )
A.8 B.6 C.4 D.2
答案 C
解析 只需求(x+y)
1
x
+a
y 的最小值大于等于 9 即可,
又(x+y)
1
x
+a
y =1+a·x
y
+y
x
+a≥a+1+2 a·x
y·y
x
=a+2 a+1,等号成立仅当 a·x
y
=y
x
即可,所以( a)2+2 a+1≥9,
即( a)2+2 a-8≥0 求得 a≥2 或 a≤-4(舍去),所以 a≥4,即 a 的最小值为 4.
14.已知 a,b,c 为不等正实数,且 abc=1.
求证: a+ b+ c<1
a
+1
b
+1
c.
证明 ∵1
a
+1
b
≥2 1
ab
=2 c,
1
b
+1
c
≥2 1
bc
=2 a,
1
c
+1
a
≥2 1
ac
=2 b,
∴2
1
a
+1
b
+1
c ≥2( a+ b+ c),
即1
a
+1
b
+1
c
≥ a+ b+ c.
∵a,b,c 为不等正实数,
∴ a+ b+ c<1
a
+1
b
+1
c.
1.设 a,b 是两个正实数,用 min(a,b)表示 a,b 中的较小的数,用 max(a,b)表示 a,
b 中的较大的数,则有 min(a,b)≤ 2
1
a
+1
b
≤ ab≤a+b
2
≤ a2+b2
2
≤max(a,b).当且仅当 a
=b 时,取到等号.
2.两个不等式 a2+b2≥2ab 与a+b
2
≥ ab都是带有等号的不等式,对于“当且仅当…时,
取‘=’号”这句话的含义要有正确的理解.
一方面:当 a=b 时,a+b
2
= ab;
另一方面:当a+b
2
= ab时,也有 a=b.
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