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  • 2021-07-01 发布

2019高三数学文北师大版一轮教师用书:第6章 第2节 基本不等式

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第二节 基本不等式 ‎[考纲传真] 1.了解基本不等式的证明过程.2.会用基本不等式解决简单的最大(小)值问题.‎ ‎(对应学生用书第81页)‎ ‎ [基础知识填充]‎ ‎1.基本不等式≤ ‎ (1)基本不等式成立的条件:a>0,b>0.‎ ‎ (2)等号成立的条件:当且仅当a=b时取等号.‎ ‎ (3)称为正数a,b的算术平均数.称为正数a、b的几何平均数.‎ ‎2.几个重要的不等式 ‎ (1)a2+b2≥2ab(a,b∈R当且仅当a=b时,取等号);‎ ‎ (2)+≥2(a,b同号且不为零,当且仅当a=b时,取等号);‎ ‎ (3)ab≤2(a,b∈R,当且仅当a=b时,取等号);‎ ‎ (4)2≤(a,b∈R,当且仅当a=b时,取等号).‎ ‎3.利用基本不等式求最值问题 ‎ 已知x>0,y>0,则 ‎ (1)如果xy是定值p,那么当且仅当x=y时,x+y有最小值是2(简记:积定和最小).‎ ‎ (2)如果x+y是定值s,那么当且仅当x=y时,xy有最大值是(简记:和定积最大).‎ ‎[基本能力自测]‎ ‎1.(思考辨析)判断下列结论的正误.(正确的打“√”,错误的打“×”)‎ ‎ (1)函数y=x+的最小值是2.(  )‎ ‎ (2)函数f(x)=cos x+,x∈的最小值等于4.(  )‎ ‎ (3)x>0,y>0是+≥2的充要条件.(  )‎ ‎ (4)若a>0,则a3+的最小值为2.(  )‎ ‎ [答案] (1)× (2)× (3)× (4)×‎ ‎2.若a,b∈R,且ab>0,则下列不等式中,恒成立的是(  )‎ ‎ A.a2+b2>2ab  B.a+b≥2 ‎ C.+> D.+≥2‎ ‎ D [∵a2+b2-2ab=(a-b)2≥0,∴A错误;对于B,C,当a<0,b<0时,明显错误.‎ ‎ 对于D,∵ab>0,‎ ‎ ∴+≥2=2.]‎ ‎3.(2018·福州模拟)若直线+=1(a>0,b>0)过点(1,1),则a+b的最小值等于 ‎(  )‎ ‎ A.2 B.3‎ ‎ C.4 D.5‎ ‎ C [因为直线+=1(a>0,b>0)过点(1,1),所以+=1.所以a+b=(a+b)·=2++≥2+2=4,当且仅当a=b=2时取“=”,故选C.]‎ ‎4.若函数f(x)=x+(x>2)在x=a处取最小值,则a等于(  )‎ ‎ A.1+ B.1+ ‎ ‎ C.3 D.4‎ ‎ C [当x>2时,x-2>0,f(x)=(x-2)++2≥2+2=4,当且仅当x-2=(x>2),即x=3时取等号,即当f(x)取得最小值时,x=3,即a=3,选C.]‎ ‎5.(教材改编)若把总长为20 m的篱笆围成一个矩形场地,则矩形场地的最大面积是__________m2.‎ ‎ 【导学号:00090198】‎ ‎ 25 [设矩形的一边为x m,矩形场地的面积为y,‎ ‎ 则另一边为×(20-2x)=(10-x)m,‎ ‎ 则y=x(10-x)≤2=25,‎ ‎ 当且仅当x=10-x,即x=5时,ymax=25.]‎ ‎(对应学生用书第81页)‎ 直接法或配凑法求最值 ‎ (1)(2015·湖南高考)若实数a,b满足+=,则ab的最小值为(  )‎ ‎ A.  B.2‎ ‎ C.2 D.4‎ ‎ (2)已知x<,则f(x)=4x-2+的最大值为________.‎ ‎ (1)C (2)1 [(1)由+=知a>0,b>0,所以=+≥2,即ab≥2,‎ ‎ 当且仅当即a=,b=2时取“=”,所以ab的最小值为2.‎ ‎ (2)因为x<,所以5-4x>0,‎ ‎ 则f(x)=4x-2+=-+3≤-2+3=-2+3=1.‎ ‎ 当且仅当5-4x=,即x=1时,等号成立.‎ ‎ 故f(x)=4x-2+的最大值为1.]‎ ‎ [规律方法] (1)应用基本不等式解题一定要注意应用的前提:“一正”“二定”“三相等”.所谓“一正”是指正数,“二定”是指应用基本不等式求最值时,和或积为定值,“三相等”是指满足等号成立的条件.‎ ‎ (2)在利用基本不等式求最值时,要根据式子的特征灵活变形,配凑出积、和为常数的形式,然后再利用基本不等式.‎ ‎[变式训练1] (1)若函数f(x)=x+(x>2)在x=a处取最小值,则a等于(  )‎ ‎ A.1+ B.1+ ‎ C.3 D.4‎ ‎ (2)(2018·平顶山模拟)若对于任意的x>0,不等式≤a恒成立,则实数a的取值范围为(  )‎ ‎ A.a≥ B.a> ‎ C.a< D.a≤ ‎ (1)C (2)A [(1)当x>2时,x-2>0,f(x)=(x-2)++2≥2+2=4,当且仅当x-2=(x>2),即x=3时取等号,即当f(x)取得最小值时,即a=3,选C.‎ ‎ (2)由x>0,得=≤=,当且仅当x=1时,等号成立.则a≥,故选A.]‎ 常数代换法或消元法求最值 ‎ (1)(2018·河北“五个一名校联盟”模拟)已知正实数x,y满足2x+y=2,则+的最小值为________.‎ ‎ (2)(2018·郑州模拟)已知正数x,y满足x2+2xy-3=0,则2x+y的最小值是________. 【导学号:00090199】‎ ‎ (1) (2)3 [(1)∵正实数x,y满足2x+y=2,‎ ‎ 则+=(2x+y) ‎ =≥ ‎ =,当且仅当x=y=时取等号.‎ ‎ ∴+的最小值为.‎ ‎ (2)由x2+2xy-3=0得y==-x,则2x+y=2x+-x=+≥2=3,当且仅当x=1时,等号成立,所以2x+y的最小值为3.]‎ ‎ [规律方法] 条件最值的求解通常有三种方法:一是消元法,即根据条件建立两个量之间的函数关系,然后代入代数式转化为函数的最值求解;二是将条件灵活变形,利用常数代换的方法构造和或积为常数的式子,然后利用基本不等式求解最值;三是对条件使用基本不等式,建立所求目标函数的不等式求解.‎ ‎ 易错警示:(1)利用基本不等式求最值,一定要注意应用条件;(2)尽量避免多次使用基本不等式,若必须多次使用,一定要保证等号成立的条件一致.‎ ‎[变式训练2] (1)已知x>0,y>0且x+y=1,则+的最小值为________.‎ ‎ (2)(2018·淮北模拟)已知正数x,y满足x+2y-xy=0,则x+2y的最小值为(  )‎ ‎ A.8 B.4‎ ‎ C.2 D.0‎ ‎ (1)18 (2)A [(1)因为x>0,y>0,且x+y=1,‎ ‎ 所以+=(x+y)‎ ‎ =10++≥10+2=18,‎ ‎ 当且仅当=,即x=2y时等号成立,‎ ‎ 所以当x=,y=时,+有最小值18.‎ ‎ (2)法一:(常数代换法)由x+2y-xy=0,得+=1,且x>0,y>0.‎ ‎ ∴x+2y=(x+2y)×=++4≥4+4=8.‎ ‎ 法二:(不等式法)由x>0,y>0得x+2y=xy≤·2‎ ‎ 即(x+2y)2-8(x+2y)≥0‎ ‎ 解得x+2y≥8或x+2y≤0(舍去)‎ ‎ 从而x+2y的最小值为8.]‎ 基本不等式的实际应用 ‎ 运货卡车以每小时x千米的速度匀速行驶130千米,按交通法规限制50≤x≤100(单位:千米/时).假设汽油的价格是每升2元,而汽车每小时耗油升,司机的工资是每小时14元.‎ ‎ (1)求这次行车总费用y关于x的表达式;‎ ‎ (2)当x为何值时,这次行车的总费用最低,并求出最低费用的值. ‎ ‎【导学号:00090200】‎ ‎ [解] (1)设所用时间为t=(h),‎ ‎ y=×2×+14×,x∈[50,100]. 2分 ‎ 所以这次行车总费用y关于x的表达式是 ‎ y=+x,x∈.‎ ‎ (或y=+x,x∈). 5分 ‎ (2)y=+x≥26 ,‎ ‎ 当且仅当=x,‎ ‎ 即x=18,等号成立. 8分 ‎ 故当x=18千米/时,这次行车的总费用最低,最低费用的值为26元.‎ ‎ 12分 ‎ [规律方法] 1.设变量时一般要把求最大值或最小值的变量定义为函数.‎ ‎ 2.根据实际问题抽象出函数的解析式后,只需利用基本不等式求得函数的最值.‎ ‎ 3.在求函数的最值时,一定要在定义域(使实际问题有意义的自变量的取值范围)内求解.‎ ‎[变式训练3] 某项研究表明:在考虑行车安全的情况下,某路段车流量F(单位时间内经过测量点的车辆数,单位:辆/时)与车流速度v(假设车辆以相同速度v行驶,单位:米/秒),平均车长l(单位:米)的值有关,其公式为F=.‎ ‎ (1)如果不限定车型,l=6.05,则最大车流量为________辆/时;‎ ‎ (2)如果限定车型,l ‎=5,则最大车流量比(1)中的最大车流量增加________辆/时. 【导学号:00090201】‎ ‎ (1)1 900 (2)100 [(1)当l=6.05时,F=,‎ ‎ ∴F==≤=1 900,‎ ‎ 当且仅当v=,即v=11时取“=”.‎ ‎ ∴最大车流量F为1 900辆/时.‎ ‎ (2)当l=5时,F==,‎ ‎ ∴F≤=2 000,‎ ‎ 当且仅当v=,即v=10时取“=”.‎ ‎ ∴最大车流量比(1)中的最大车流量增加2 000-1 900=100辆/时.]‎

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