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§1.6 基本不等式
考试要求 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值问题.3.理解基本不等式在生活实际问题中的应用.
1.基本不等式:eq \r(ab)≤eq \f(a+b,2)
(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)其中eq \f(a+b,2)叫做正数a,b的算术平均数,eq \r(ab)叫做正数a,b的几何平均数.
2.几个重要的不等式
(1)a2+b2≥2ab(a,b∈R).
(2)eq \f(b,a)+eq \f(a,b)≥2(a,b同号).
(3)ab≤eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+b,2)))2 (a,b∈R).
(4)eq \f(a2+b2,2)≥eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+b,2)))2 (a,b∈R).
以上不等式等号成立的条件均为a=b.
3.利用基本不等式求最值
已知x>0,y>0,则
(1)如果积xy是定值p,那么当且仅当x=y时,和x+y有最小值2eq \r(p).(简记:积定和最小)
(2)如果和x+y是定值p,那么当且仅当x=y时,积xy有最大值eq \f(p2,4).(简记:和定积最大)
注意:利用基本不等式求最值应满足三个条件:“一正,二定,三相等”.
微思考
1.若两个正数的和为定值,则这两个正数的积一定有最大值吗?
提示 不一定.若这两个正数能相等,则这两个数的积一定有最大值;若这两个正数不相等,则这两个正数的积无最大值.
2.函数y=x+eq \f(1,x)的最小值是2吗?
提示 不是.因为函数y=x+eq \f(1,x)的定义域是{x|x≠0},当x<0时,y<0,所以函数y=x+eq \f(1,x)无最小值.
题组一 思考辨析
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)两个不等式a2+b2≥2ab与eq \f(a+b,2)≥eq \r(ab)成立的条件是相同的.( × )
(2)(a+b)2≥4ab.( √ )
(3)“x>0且y>0”是“eq \f(x,y)+eq \f(y,x)≥2”的充要条件.( × )
(4)函数y=sin x+eq \f(4,sin x),x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2)))的最小值为4.( × )
题组二 教材改编
2.已知x>2,则x+eq \f(1,x-2)的最小值是( )
A.1 B.2 C.2eq \r(2) D.4
答案 D
解析 ∵x>2,
∴x+eq \f(1,x-2)=x-2+eq \f(1,x-2)+2≥2eq \r(?x-2?\f(1,x-2))+2=4,
当且仅当x-2=eq \f(1,x-2),即x=3时,等号成立.
3.已知函数f(x)=x+eq \f(1,x),若方程f(x)=a有实数根,则实数a的取值范围为( )
A.(-∞,-2] B.[2,+∞)
C.(-∞,-1]∪[1,+∞) D.(-∞,-2]∪[2,+∞)
答案 D
解析 f(x)=x+eq \f(1,x),
当x>0时,f(x)=x+eq \f(1,x)≥2eq \r(1)=2,
当且仅当x=eq \f(1,x),即x=1时,等号成立.
当x<0时,f(x)=-eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(?-x?+\f(1,?-x?)))≤-2eq \r(?-x?·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,-x))))=-2,
当且仅当-x=eq \f(1,-x),即x=-1时,等号成立.
综上,f(x)的值域为(-∞,-2]∪[2,+∞),
故a的取值范围是(-∞,-2]∪[2,+∞).
4.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.
答案 25
解析 设矩形的一边为x m,面积为y m2,
则另一边为eq \f(1,2)×(20-2x)=(10-x)m,其中0<x<10,
∴y=x(10-x)≤eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(x+?10-x?,2)))2=25,
当且仅当x=10-x,即x=5时,等号成立,
所以ymax=25,
即矩形场地的最大面积是25 m2.
题组三 易错自纠
5.函数y=eq \f(x,x2+1)(x>0)的最大值为________.
答案 eq \f(1,2)
解析 y=eq \f(x,x2+1)=eq \f(1,x+\f(1,x))≤eq \f(1,2).
当且仅当x=eq \f(1,x),即x=1时,等号成立.
6.函数y=eq \f(x2,x-1)(x>1)
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