- 3.08 MB
- 2021-06-19 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
第3节 基本不等式及其应用
题型86 利用基本不等式求函数最值
1. (2013山东文12)设正实数,,满足,则当取得最大
值时,的最大值为( ).
A. B. C. D.
1.分析 含三个参数,消元,利用基本不等式及配方法求最值.
解析 ,所以
.
当且仅当,即时“=”成立,此时,
所以.
所以当时,取最大值2.故选C.
2. (2013重庆文7) 关于的不等式的解集为,且,则 ( ).
A. B. C. D.
2.分析 利用因式分解法解一元二次不等式寻求的关系式后代入求解.
解析 由得,即,
故原不等式的解集为.
由得,即,所以.故选A.
3.(2013四川文13) 已知函数在时取得最小值,则 .
3.分析 借助基本不等式求最值的条件求解.
解析 ,当且仅当,即时等号成立,此时取得最小值.又由已知时,,所以,即.
4. (2013天津文14) 设,, 则的最小值为 .
4.分析 分和,去掉绝对值符号,用均值不等式求解.
解析 当时,
当,
综上所述,的最小值是
5. (2013辽宁文21)(1)证明:当时,;
(2)若不等式对恒成立,求实数的取值范围.
5.分析 利用构造法,分别判断与,与的大小关系;利用比较法或构造函数,通过导数求解范围.
解析 (1)证明:记,则,
当时,,在上是增函数;
当时,,在上是减函数.
又,,所以当时,,即.
记,则当时,,所以在上是减函数,则,即.
综上,,.
(2)解法一:因为当时,
,
所以,当时,不等式对恒成立.
下面证明,当时,不等式对不恒成立.
因为当时,
,
所以存在
满足,
即当时,不等式对不恒成立.
综上,实数的取值范围是.
解法二:记,则
.
记,则.
当时,,因此.
于是在上是减函数,因此,当时,,故当时,,从而在上是减函数,所以,即当时,不等式对恒成立.
下面证明,当时,不等式对不恒成立.
当时,,所以当时,,
因此在上是增函数,故;
当时,.
又,故存在使,则当时,,所以在上是增函数,所以当时,.
所以当时,不等式,对不恒成立.
综上,实数的取值范围是.
6.(2014重庆文9)若的最小值是( ).
A. B. C. D.
7.(2014江苏14)若的内角满足,则的最小值是 .
8.(2014江西文13)在等差数列中,,公差为,前项和为,当且仅当时取得最大值,则的取值范围 .
9.(2014江苏14)若的内角满足,则的最小值是 .
10.(2014江西文13)在等差数列中,,公差为,前项和为,当且仅当时取得最大值,则的取值范围 .
11.(2014辽宁文16)对于,当非零实数,满足,且使最大时,的最小值为 .
12.(2015福建文5)若直线过点,则的最小值等于( ).
A.2 B.3 C.4 D.5
12.解析 由已知可得,则.
因为,,所以,
故,当且仅当,即时取等号.
13.(2015山东文14)定义运算“”:. 当
时, 的最小值为 .
13.解析 由所给新定义运算,可知
.又,,所以,
当且仅当,即时,取等号. 故所求最小值为.
14.(2015重庆文14)设,,则的最大值为 ________.
14.解析 令,则.因为,
所以.故的最大值为.
15.(2016上海文13)设,若关于的方程组无解,则的取值范围是 .
15.解析 解法一:即线性方程组表示两条平行的直线,故由条件,且,所以.故填.
解法二:将方程组中的①式化简得,代入②式整理得,
方程组无解应该满足且,所以且,
所以由基本不等式得.故填.
评注 或.
16.(2017山东文12)若直线过点,则的最小值为 .
16.解析 由题意,,故(当且仅当,即时等号成立).
17.(2017天津文13)若a,,,则的最小值为 .
17.解析 ,
当且仅当,即时取等号.
18.(2017江苏10)某公司一年购买某种货物吨,每次购买吨,运费为万元次,一年的总存储费用为万元.要使一年的总运费与总存储费用之和最小,则的值是 .
18.解析 一年的总运费与总存储费用之和为,
当且仅当,即时取等号.故填.
题型87 利用基本不等式证明不等式——暂无
题型 基本不等式及其应用
1.(2015湖南文7)若实数,满足,则的最小值为( ).
A. B. 2 C. 2 D. 4
1.解析 由可知. 由基本不等式可得:
. 所以,解得,
当且仅当时取等号,即的最小值为.故选C.
不等式的解法(蓝色的是2015年多的分类)
题型 不等式的解法
1.(2015广东文11)不等式的解集为 (用区间表示).
1.解析 由,得,即,解得,
所以不等式的解集为.故应填.
2.(2015江苏7)不等式的解集为 .
2.解析 由题意,根据是单调递增函数,得,
即,故不等式的解集为或写成
3.(2015全国2文12)设函数,则使得成立
的的取值范围是( ).
A. B. C. D.
3.解析 由题意知,即为偶函数.因为,
所以在上是增函数,所以使成立的条件
是 .所以,解之得 .故选A.
4.(2015山东文8)若函数是奇函数,则使成立的的取值范围为
( ).
A. B. C. D.
4.解析 因为为奇函数,所以对定义域内的每一个,均有,
即.整理得,所以,
所以.令,得.所以,所以.故选C.
题型 绝对值不等式的解法
1.(2015天津文4)设,则“”是“”的( ).
A.充分而不必要条件 B.必要而不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
1.解析 由,可知“”是“”
的充分而不必要条件.故选A.
不等式的综合
题型 不等式恒成立问题中求参数的取值范围
题型 函数与不等式综合
1.(2015四川文21)已知函数,其中.
(1)设为的导函数,讨论的单调性;
(2)求证:存在,使得恒成立,并且在区间内有唯一解.
1.解析 (1)由已知可得函数的定义域为.
,所以,
当时,,单调递减;
当时,,单调递增.
(2)由,解得,
令.
则,,所以存在,使得.
令,其中.
由,可知函数在区间上单调递增.
故,即.
当时,有,,
再由(1)可知,在区间上单调递增.
当时,,所以;
当时,,所以.
又当时,,故时,.
综上所述,存在,使得恒成立,
且在区间内有唯一解.
2.(2015福建文21)已知函数.
(1)求函数的最小正周期;
(2)将函数的图像向右平移个单位长度,再向下平移()个单位长度
后得到函数的图像,且函数的最大值为2.
(ⅰ)求函数的解析式;
(ⅱ)求证:存在无穷多个互不相同的正整数,使得.
2.解析 (1)因为
.
所以函数的最小正周期.
(2)(i)将的图像向右平移个单位长度后得到的图像,
再向下平移个单位长度后得到的图像.又函数
的最大值为2,所以,解得.所以.
(ii)要证明存在无穷多个互不相同的正整数,使得,就是要证明
存在无穷多个互不相同的正整数,使得,即.
由知,存在,使得.
由正弦函数的性质可知,当时,均有.
因为的周期为,
所以当时,均有.
因为对任意的整数,,
所以对任意的正整数,都存在正整数,
使得.即存在无穷多个互不相同的正整数,使得.
3.(2015福建文22)已知函数.
(1)求函数的单调递增区间;
(2)求证:当时,;
(3)确定实数的所有可能取值,使得存在,当时,恒有.
3.解析 (1),.
由,得,解得.
故的单调递增区间是.
(2)令,.则有,
当时,,所以在上单调递减,
故当时,,即当时,.
(3)由(2)知,当时,不存在满足题意;
当时,对于,有,则,
从而不存在满足题意.
当时,令,,
则有.
由得,.
解得(舍),.
当时,,故在上单调递增.
从而当时,,即.
综上,的取值范围是.
4.(2015广东文21)设为实数,函数.
(1)若,求的取值范围;
(2)讨论的单调性;
(3)当时,讨论在区间内的零点个数.
4.解析 (1),因为,所以.
当时,,显然成立;
当时,则有,所以,所以.
综上所述,的取值范围是.
(2),
对于,其对称轴为,
开口向上,所以在上单调递增;
对于,其对称轴为,
开口向上,所以在上单调递减.
综上,在上单调递增,在上单调递减.
(3)由(2)得在上单调递增,在上单调递减,
所以.
(i)当时,,.
令=0,即.
因为在上单调递减,所以.
而在上单调递增,.
所以在上,故与在无交点.
当时,,即.
所以,所以.因为,所以.
故当时,有一个零点.
(ii)当时,,
当时, ,,
而在上单调递增,当时,.
下面比较与的大小:
因为
,所以.
结合图像可知当时,与有两个交点.
综上,当时,有一个零点;
当时,与有两个零点.
5.(2015全国2文21)已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2)当有最大值,且最大值大于时,求的取值范围.
5.解析 (1)的定义域为,.
若,则,所以在上单调递增.
若,则当时,;当时,,
所以在 上单调递增, 在上单调递减.
(2)由(1)知,当时,在上无最大值;
当时,在处取得最大值,最大值为.
因此等价于.
令,则在上单调递增,又.
于是,当时,;当时,.
因此,的取值范围是.
6.(2015湖南文21)函数,记为的从小到大的第
个极值点.
(1)证明:数列是等比数列;
(2)若对一切恒成立,求的取值范围.
6.解析 (1).
令,由,得,即,
若,即,则;
若,即,则.
因此,在区间与上,的符号总相反,
于是当时,取得极值,所以,
此时,,易知,
而是常数,
故数列是首项为,公比为的等比数列.
(2)对一切恒成立,即恒成立,
亦即恒成立(因为),
设,则,令得,
当时,,所以在区间上单调递减;
当时,,所以在区间上单调递增;
因为,且当时,,
所以,
因此恒成立,当且仅当,解得,
故实数的取值范围是.
7.(2015天津文20)已知函数其中,且.
(1)求的单调性;
(2)设曲线与轴正半轴的交点为,曲线在点处的切线方程为,求证:对于任意的正实数,都有;
(3)若方程(为实数)有两个正实数根,,且,求证:
.
7.解析 (1)由,可得,
当 ,即时,函数 单调递增;
当,即时,函数单调递减.
所以函数的单调递增区间是,单调递减区间是.
(2)设 ,则 ,且,得,
曲线 在点处的切线方程为 ,即,
令 即 则.
由于在 单调递减,故在 单调递减,
又因为,所以当时,,所以当时,,所以在单调递增,在单调递减,
所以对任意的实数, ,对于任意的正实数,都有.
(3)由(2)知,设方程的根为,
可得,因为在上单调递减,
又由(2)知,所以 .
设曲线在原点处的切线为,可得,
对任意的,有,即.
设方程 的根为,可得,
因为在单调递增,且,
因此,所以.
8.(2015浙江文20)设函数.
(1)当时,求函数在上的最小值的表达式;
(2)已知函数在上存在零点,,求的取值范围.
8.解析 (1) ,对称轴.
当,即时,;
当,即时,;
当,即时, .
综上所述,.
(2)假设在上的零点,则,
所以,对称轴直线.
当,即时,,综合,得;
当,即时,,综合,得;
当,即时,,
综合,得;
当,即时,,
综合,得.
综上所述,
9.(2015湖北文21)设函数,的定义域均为,且是奇函数,是
偶函数,,其中为自然对数的底数.
(1)求,的解析式,并证明:当时,,;
(2)设,,证明:当时,.
9.解析 (1)由,的奇偶性及条件 ①
得 ②
联立式①式②解得,.
当时,,,故. ③
又由基本不等式,有,即. ④
(2)由(1)得 , ⑤
, ⑥
当时,等价于, ⑦
等价于 ⑧
设函数 ,由式⑤式⑥,
有
当时,
(1)若,由式③式④,得,故在上为增函数,
从而,即,故式⑦成立.
(2)若,由③④,得,故在上为减函数,
从而,即,故式⑧成立.
综合式⑦式⑧,得.
10.(2015陕西文21)设,,,.
(1)求.
(2)证明:在内有且仅有一个零点(记为),且.
10.解析 (1)由题设,
所以,
所以,
由错位相减法求得:
,
所以;
(2)因为,,所以在内
至少存在一个零点,又,所以在内单调递增,
因此,在内有且只有一个零点,由于,
所以,由此可得,
故,所以.
11.(2015全国1文21)设函数.
(1)讨论的导函数零点的个数;
(2)求证:当时,.
11.解析 (1),.
显然当时,恒成立,无零点.
当时,取,
则,即单调递增.
令,即.
画出与的图像,如图所示.
由图可知,必有零点,
所以导函数存在唯一零点.
(2)由(1)可知有唯一零点,设零点为,
由图可知,则当时,,即单调递减;
当时,,即单调递增.
所以在处取得极小值,即.
又,解得.①
①两边分别取自然对数,得,即.
所以
(当且仅当,即时取等号).