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  • 2021-06-16 发布

人教版高中数学选修4-5练习:第三讲3-1-3-2一般形式的柯西不等式word版含解析

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第三讲 柯西不等式与排序不等式 3.1 二维形式的柯西不等式 3.2 一般形式的柯西不等式 A 级 基础巩固 一、选择题 1.函数 y= x-5+2 6-x的最大值是( ) A. 3 B. 5 C.3 D.5 解 析 : 根 据 柯 西 不 等 式 , 知 y = 1· x-5 + 2· 6-x ≤ 12+22· ( x-5)2+( 6-x)2= 5. 答案:B 2.已知 a,b∈R,a2+b2=4,则 3a+2b 的最大值为( ) A.4 B.2 13 C.8 D.9 解析:(a2+b2)(32+22)≥(3a+2b)2,3a=2b 时取等号, 所以(3a+2b)2≤4×13.当 3a+2b 取最大值时为正值 所以 3a+2b≤2 13. 答案:B 3.已知 a,b>0,且 a+b=1,则( 4a+1+ 4b+1)2 的最大值是 ( ) A.2 6 B. 6 C.6 D.12 解析:( 4a+1+ 4b+1)2=(1· 4a+1+1· 4b+1)2≤(12+12)·(4a +1+4b+1)=24(a+b)+2]=2(4×1+2)=12, 当且仅当 4a+1= 4b+1,即 a=b 时等号成立. 答案:D 4.设 a,b,c∈R+,且 a+b+c=1,则 a+ b+ c的最大值是( ) A.1 B. 3 C.3 D.9 解析:由柯西不等式得( a)2+( b)2+( c)2](12+12+12)≥( a+ b + c)2,所以( a+ b+ c)2≤3×1=3. 当且仅当 a=b=c=1 3 时等号成立. 所以 a+ b+ c的最大值为 3.故选 B. 答案:B 5.已知 a21+a22+…+a2n=1,x21+x22+…+x2n=1,则 a1x1+a2x2+… +anxn 的最大值为( ) A.1 B.2 C.-1 D.不确定 解析:因为(a1x1+a2x2+…+anxn)2≤(a21+a22+…+a2n)(x21+x22+… +x2n)=1×1=1, 当且仅当 ai=kxi(i=1,2,…,n)时等号成立. 所以 a1x1+a2x2+…+anxn 的最大值是 1. 答案:A 二、填空题 6.(2015·重庆卷)设 a,b>0,a+b=5,则 a+1+ b+3的最大 值为________. 解析:因为 a,b>0,a+b=5,所以(a+1)+(b+3)=9. 令 x=a+1,y=b+3,则 x+y=9(x>1,y>3), 于是 a+1+ b+3= x+ y,而( x+ y)2=x+y+2 xy≤x+y +(x+y)=18, 所以 x+ y≤3 2. 此时 x=y,即 a+1=b+3,结合 a+b=5 可得 a=3.5,b=1.5, 故当 a=3.5,b=1.5 时, a+1+ b+3的最大值为 3 2. 答案:3 2 7.已知 x,y,z∈R+,且 x+y+z=1,则 x2+y2+z2 的最小值为 ________. 解析:根据柯西不等式,x2+y2+z2=1 3(12+12+12)×(x2+y2+ z2)≥1 3(1·x+1·y+1·z)2=1 3(x+y+z)2=1 3 ,当且仅当x=y=z时等号成立. 答案:1 3 8.已知 a,b,c>0,且 a+b+c=1,则 4a+1+ 4b+1+ 4c+1 的最大值为________. 解析:由柯西不等式得 ( 4a+1 + 4b+1 + 4c+1 )2 = (1· 4a+1 + 1 · 4b+1 + 1· 4c+1)2≤(12+12+12)(4a+1+4b+1+4c+1)=34(a+b+c)+3]= 21, 当且仅当 a=b=c=1 3 时,取等号. 故 4a+1+ 4b+1+ 4c+1的最大值为 21. 答案: 21 三、解答题 9.若 a,b,c∈R+,且满足 a+b+c=2. (1)求 abc 的最大值; (2)证明:1 a +1 b +1 c ≥9 2. (1)解:因为 a,b,c∈R+,所以 2=a+b+c≥3 3 abc,故 abc≤ 8 27. 当且仅当 a=b=c=2 3 时等号成立,所以 abc 的最大值为 8 27. (2)证明:因为 a,b,c∈R+,且 a+b+c=2,所以根据柯西不等 式 , 可 得 1 a + 1 b + 1 c = 1 2 (a + b + c) 1 a +1 b +1 c = 1 2 ( a )2 + ( b )2 + ( c)2]· 1 a 2 + 1 b 2 + 1 c 2 ≥ 1 2 a· 1 a + b· 1 b + c· 1 c 2 =9 2. 所以1 a +1 b +1 c ≥9 2. 10.已知 x+y=1,求 2x2+3y2 的最小值. 解:由柯西不等式 (2x2+3y2)· 1 2 2 + 1 3 2 ≥ 2x· 1 2 + 3y· 1 3 2 =(x+y)2=1, 所以 2x2+3y2≥6 5 ,当且仅当 2x=3y,即 x=3 5 ,y=2 5 时,等号成立.所 以 2x2+3y2 的最小值为6 5. B 级 能力提升 1.已知 2x+3y+4z=10,则 x2+y2+z2 取到最小值时的 x,y,z 的值为( ) A.5 3 ,10 9 ,5 6 B.20 29 ,30 29 ,40 29 C.1,1 2 ,1 3 D.1,1 4 ,1 9 解 析 : 当 且 仅 当 x 2 = y 3 = z 4 时 , 取 到 最 小 值 , 所 以 联 立 x 2 =y 3 =z 4 , 2x+3y+4z=10, 可得 x=20 29 ,y=30 29 ,z=40 29. 答案:B 2.已知ω2+x2+y2+z2+F2=16,则 F=8-ω-x-y-z 的最大值 为________. 解 析 : 当 且 仅 当 x 2 = y 3 = z 4 时 , 取 到 最 小 值 , 所 以 联 立 x 2 =y 3 =z 4 , 2x+3y+4z=10, 可得 x=20 29 ,y=30 29 ,z=40 29. 答案:B 3.已知函数 f(x)=m-|x-2|,m∈R,且 f(x+2)≥0 的解集为-1, 1]. (1)求 m 的值; (2)若 a,b,c∈R,且1 a + 1 2b + 1 3c =m,求证:a+2b+3c≥9. (1)解:因为 f(x+2)=m-|x|,f(x+2)≥0 等价于|x|≤m, 由|x|≤m 有解,得 m≥0,且其解集为{x|-m≤x≤m}. 又 f(x+2)≥0 的解集为-1,1],故 m=1. (2)证明:由①知1 a + 1 2b + 1 3c =1,又 a,b,c∈R+, 由柯西不等式得 a+2b+3c=(a+2b+3c) 1 a + 1 2b + 1 3c ≥ a· 1 a + 2b· 1 2b + 3c· 1 3c 2 =9.