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  • 2021-06-16 发布

高二数学人教a必修5练习:3-4基本不等式(一)word版含解析

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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.