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  • 2021-06-23 发布

2020年高中数学第三讲柯西不等式与排序不等式达标检测新人教A版选修4-5

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第三讲 柯西不等式与排序不等式 达标检测 ‎ 时间:120分钟 满分:150分 一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)‎ ‎1.已知a,b,c都是正数,且ab+bc+ca=1,则下列不等式中正确的是(  )‎ A.(a+b+c)2≥3     B.a2+b2+c2≥2‎ C.++≤2 D.a+b+c≤ 解析:用3(ab+bc+ca)≤(a+b+c)2≤3(a2+b2+c2)易得.‎ 答案:A ‎2.已知2x+3y+4z=10,则x2+y2+z2取到最小值时的x,y,z的值为(  )‎ A.,, B.,, C.1,, D.1,, 解析:x2+y2+z2= ‎≥=.‎ 当且仅当时,等号成立,‎ 则4k+9k+16k=29k=10,解得k=,‎ ‎∴选B.‎ 答案:B ‎3.已知3x2+2y2≤1,则3x+2y的取值范围是(  )‎ A.[0,] B.[-,0]‎ C.[-,] D.[-5,5]‎ 解析:|3x+2y|≤·≤,所以-≤3x+2y≤.‎ 答案:C ‎4.已知x,y,z∈R+,且++=1,则x++的最小值是(  )‎ A.5 B.6‎ C.8 D.9‎ 解析:x++==3++++++ ≥3+2+2+2=9,选D.‎ 7‎ 答案:D ‎5.已知+=1(a>b>0),设A=a2+b2,B=(x+y)2,则A、B间的大小关系为(  )‎ A.AB C.A≤B D.A≥B 解析:A=a2+b2=1·(a2+b2)=(a2+b2)≥2=(x+y)2=B.即A≥B.‎ 答案:D ‎6.已知a,b是给定的正数,则+的最小值为(  )‎ A.a2+b2 B.2ab C.(a+b)2 D.4ab 解析:+=(sin2α+cos2α)≥(a+b)2,故应选C.‎ 答案:C ‎7.设a,b,c为正实数,a+b+‎4c=1,则++2的最大值是(  )‎ A. B. C.2 D. 解析:1=a+b+‎‎4c ‎=()2+()2+(2)2‎ ‎=[()2+()2+(2)2]·(12+12+12)≥(++2)2·,‎ ‎∴(++2)2≤3,++2≤,当且仅当a=,b=,c=时取等号.‎ 答案:B ‎8.函数y=3+4的最大值为(  )‎ A. B.5‎ C.7 D.11‎ 解析:函数的定义域为[5,6],且y>0.‎ y=3×+4×≤×=5.‎ 当且仅当=.‎ 即x=时取等号.所以ymax=5.‎ 答案:B 7‎ ‎9.若x,y,z是非负实数,且9x2+12y2+5z2=9,则函数u=3x+6y+5z的最大值为(  )‎ A.9 B.10‎ C.14 D.15‎ 解析:u2=(3x+6y+5z)2≤[(3x)2+(2y)2+(z)2]·[12+()2+()2]=9×9=81,当且仅当x=,y=,z=1时等号成立.故所求的最大值为9.‎ 答案:A ‎10.若5x1+6x2-7x3+4 x4=1,则3x+2x+5x+x的最小值是(  )‎ A. B. C.3 D. 解析:因为(3x+2x+5x+x)≥‎ 2=(5x1+6x2-7x3+4x4)2=1,‎ 所以3x+2x+5x+x≥.‎ 答案:B ‎11.设c1,c2,…,cn是a1,a2,…,an的某一排列(a1,a2,…,an均为正数),则++…+的最小值是(  )‎ A. B.n C.1 D.不能确定 解析:不妨设0Q 解析:设a≥b≥c,a2≥b2≥c2,‎ 顺序和a3+b3+c3,乱序和a2b+b‎2c+c‎2a与a‎2c+b‎2a+c2b,‎ ‎∴a3+b3+c3≥a2b+b‎2c+c‎2a,‎ a3+b3+c3≥a‎2c+b‎2a+c2b,‎ 7‎ ‎2(a3+b3+c3)≥a2(b+c)+b2(c+a)+c2(a+b),‎ ‎∴P≥Q,选C.‎ 答案:C 二、填空题(本大题共4小题,每小题4分,共16分,把答案填在题中的横线上)‎ ‎13.已知x>0,y>0,且2x+y=6,则+的最小值为________.‎ 解析:+=(2x+y)=[()2+()2]·≥2‎ ‎=(+1)2=,‎ 当且仅当·=·,即x=6-3,y=6-6时取等号.‎ 答案:(3+2)‎ ‎14.如图所示,矩形OPAQ中,a1≤a2,b1≤b2,则阴影部分的矩形的面积之和________空白部分的矩形的面积之和.‎ 解析:由图可知,阴影面积=a1b1+a2b2,而空白面积=a1b2+a2b1,根据顺序和≥反序和知,应填“≥”.‎ 答案:≥‎ ‎15.设实数a1,a2,a3满足条件a1+a2+a3=2,则a‎1a2+a‎2a3+a‎3a1的最大值为________.‎ 解析:由柯西不等式,得(a+a+a)·(12+12+12)≥(a1+a2+a3)2=4,‎ 于是a+a+a≥.‎ 故a‎1a2+a‎2a3+a‎3a1=[(a1+a2+a3)2-(a+a+a)]=×22-(a+a+a)≤2-×=.‎ 当且仅当a1=a2=a3=时取等号.‎ 答案: ‎16. 已知正实数x1,x2,…,xn满足x1+x2+…+xn=P,P为定值.‎ 7‎ 则F=++…++的最小值为________.‎ 解析:不妨设00.‎ 且00,b>0,且a+b=1.求证:+≤2.‎ 证明:由柯西不等式得:‎ ‎(·1+·1)2≤(‎2a+1+2b+1)(1+1)=8.‎ 所以+≤2.‎ ‎18.(12分)若正数a、b、c满足a+b+c=1,求++的最小值.‎ 解析:因为正数a、b、c满足a+b+c=1,‎ 所以[(‎3a+2)+(3b+2)+‎ ‎(‎3c+2)]‎ ‎=·‎ ‎≥ 2=9.‎ 又‎3a+2+3b+2+‎3c+2=3(a+b+c)+6=9,‎ 故++≥1,当且仅当‎3a+2=3b+2=‎3c+2,即a=b=c=时上式取等号.‎ ‎19.(12分)设a、b、c∈R+,利用排序不等式证明:‎ 7‎ ‎(1)aabb>abba(a≠b);‎ ‎(2)a2ab2bc‎2c≥ab+cbc+aca+b.‎ 证明:(1)不妨设a>b>0,则lg a>lg B.‎ 从而alg a+blg b>alg b+blg a,‎ ‎∴lg aa+lg bb>lg ba+lg ab,‎ 即lg aabb>lg baab,故aabb>abba.‎ ‎(2)不妨设a≥b≥c>0,则lg a≥lg b≥lg c.‎ ‎∴alg a+blg b+clg c≥blg a+clg b+alg c,‎ alg a+blg b+clg c≥clg a+alg b+blg c.‎ ‎∴2alg a+2blg b+2clg c ‎≥(b+c)lg a+(a+c)lg b+(a+b)lg c.‎ ‎∴lg(a‎2a·b2b·c‎2c)≥lg(ab+c·ba+c·ca+b).‎ 故a2ab2bc‎2c≥ab+cbc+aca+b.‎ ‎20.(12分)已知正数x、y、z满足x+y+z=xyz,且不等式++≤λ恒成立,求λ的取值范围.‎ 解析:++≤++ ‎= ‎≤ ‎=,λ的取值范围是.‎ ‎21.(13分)设a1,a2,…,an是1,2,…,n的一个排列,求证:++…+≤++…+.‎ 证明:设b1,b2,…,bn-1是a1,a2,…,an-1的一个排列,且b1>…>且b1≥1,b2≥2,…,bn-1≥n-1,c1≤2,c2≤3,…,cn-1≤n,‎ 利用排序不等式有:‎ ++…+≥++…+≥++…+.‎ ‎22.(13分)某自来水厂要制作容积为‎500 m3‎的无盖长方体水箱,现有三种不同规格的长方形金属制箱材料(单位:m):‎ 7‎ ‎①19×19;②30×10;③25×12.‎ 请你选择其中的一种规格材料,并设计出相应的制作方案(要求:①用料最省;②简便易行).‎ 解析:设无盖长方体水箱的长、宽、高分别为a m、b m、c m,‎ 由题意,可得abc=500,‎ 长方体水箱的表面积为:S=2bc+‎2ac+ab.‎ 由均值不等式,知S=2bc+‎2ac+ab≥3=3=300.‎ 当且仅当2bc=2ca=ab,即a=b=10,c=5时,‎ S=2bc+2ca+ab=300为最小,‎ 这表明将无盖长方体的尺寸设计为10×10×5(即2∶2∶1)时,其用料最省.‎ 如何选择材料并设计制作方案,就要研究三种供选择的材料,哪一种更易制作成长方体水箱的平面展开图.‎ 逆向思维,先将无盖长方体展开成平面图,如图(1),进一步剪拼成图(2)的长‎30 m,宽‎10 m(长∶宽=3∶1)的长方形.因此,应选择规格30×10的制作材料,制作方案如图(3).‎ 可以看出,图(3)这种“先割后补”的方案不但可使用料最省,而且简便易行.‎ 7‎