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    2020版高考数学(文)新设计一轮复习通用版讲义:第七章第四节基本不等式
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    2020版高考数学(文)新设计一轮复习通用版讲义:第七章第四节基本不等式

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    第四节基本不等式


    一、基础知识批注——理解深一点

    在运用基本不等式及其变形时,一定要验证等号是否成立.
    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.


    2.算术平均数与几何平均数
    设a>0,b>0,则a,b的算术平均数为,几何平均数为,基本不等式可叙述为:两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数.
    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q,那么当且仅当x=y时,xy有最大值是(简记:和定积最大). 



    和定积最大,积定和最小:两个正数的和为定值时,则可求其积的最大值;积为定值时,可求其和的最小值.

    二、常用结论汇总——规律多一点

    (1)a2+b2≥2ab(a,b∈R),当且仅当a=b时取等号.
    (2)ab≤2(a,b∈R),当且仅当a=b时取等号.
    (3)≥2(a,b∈R),当且仅当a=b时取等号.
    (4)+≥2(a,b∈R,且a,b同号),当且仅当a=b时取等号.
    三、基础小题强化——功底牢一点

     (1)当a≥0,b≥0时,≥.(  )
    (2)两个不等式a2+b2≥2ab与≥成立的条件是相同的.(  )
    (3)x>0且y>0是+≥2的充要条件.(  )
    答案:(1)√ (2)× (3)×


    (二)选一选
    1.设a>0,则9a+的最小值为(  )
    A.4             B.5
    C.6 D.7
    解析:选C 因为a>0,所以9a+≥2 =6,当且仅当9a=,即a=时,9a+取得最小值6.故选C.
    2.若x>0,y>0,且2(x+y)=36,则的最大值为(  )
    A.9 B.18
    C.36 D.81
    解析:选A 由2(x+y)=36,得x+y=18,所以≤=9,当且仅当x=y=9时,等号成立.
    3.“x>0”是“x+≥2”成立的(  )
    A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
    C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
    解析:选C 当x>0时,x+≥2 =2.因为x,同号,所以若x+≥2,则x>0,>0,所以“x>0”是“x+≥2”成立的充要条件,故选C.
    (三)填一填
    4.若实数x,y满足xy=1,则x2+2y2的最小值为________.
    解析:x2+2y2=x2+(y)2≥2x(y)=2,
    当且仅当x=y且xy=1时等号成立.
    所以x2+2y2的最小值为2.
    答案:2
    5.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.
    解析:设一边长为x m,则另一边长可表示为(10-x)m,
    由题知0 答案:25




    利用基本不等式求最值的基本方法有拼凑法、常数代换法等.

    [典例] (1)已知a>2,则a+的最小值是(  )
    A.6         B.2
    C.2+2 D.4
    (2)设0 (3)已知x>0,y>0,且x+2y=1,则+的最小值为________.
    (4)已知x>0,y>0,x+2y+2xy=8,则x+2y的最小值为________.
    [解析] (1)拼凑法
    因为a>2,所以a-2>0,所以a+=(a-2)++2≥2 +2=2+2,当且仅当a-2=,即a=2+时取等号.故选C.
    (2)拼凑法
    y=4x(3-2x)=2[2x(3-2x)]≤22=,当且仅当2x=3-2x,即x=时,等号成立.
    ∵∈,
    ∴函数y=4x(3-2x)的最大值为.
    (3)常数代换法
    ∵x>0,y>0,且x+2y=1,
    ∴+=+=1+2++≥3+2 =3+2.
    当且仅当=且x+2y=1,即x=-1,y=1-时,取得等号.
    ∴+的最小值为3+2.
    (4)拼凑法
    因为x>0,y>0,
    所以8=x+2y+x·2y≤(x+2y)+2,
    令x+2y=t,则
    8≤t+,即t2+4t-32≥0,
    解得t≥4或t≤-8,
    即x+2y≥4或x+2y≤-8(舍去),
    当且仅当x=2y,即x=2,y=1时等号成立.
    [答案] (1)C (2) (3)3+2 (4)4
    [解题技法] 基本不等式求最值的2种常用方法
    拼凑法
    拼凑法求解最值,其实质就是先通过代数式变形拼凑出和或积为常数的两项,然后利用基本不等式求解最值.利用基本不等式求解最值时,要注意“一正、二定、三相等”,尤其是要注意验证等号成立的条件
    常数代换法
    常数代换法解题的关键是通过代数式的变形,构造和式或积式为定值的式子,然后利用基本不等式求解最值.应用此种方法求解最值时,应把“1”的表达式与所求最值的表达式相乘求积或相除求商

    [题组训练]
    1.若a>0,b>0且2a+b=4,则的最小值为(  )
    A.2 B.
    C.4 D.
    解析:选B 因为a>0,b>0,故2a+b≥2(当且仅当2a=b时取等号).
    又因为2a+b=4,∴2≤4⇒0 ∴≥,故的最小值为.故选B.
    2.设x>0,y>0,且x+4y=40,则lg x+lg y的最大值是(  )
    A.40 B.10
    C.4 D.2
    解析:选D 因为x+4y=40,且x>0,y>0,
    所以x+4y≥2=4.(当且仅当x=4y时取“=”)
    所以4≤40.所以xy≤100.
    所以lg x+lg y=lg xy≤lg 100=2.
    所以lg x+lg y的最大值为2.
    3.设a>b>0,则a2++的最小值是(  )
    A.1 B.2
    C.3 D.4
    解析:选D a2++=(a2-ab)+++ab≥2+2=4,当且仅当a2-ab=且=ab,即a=,b=时取等号,故选D.
    4.已知x>0,y>0,且x+2y=xy,则x+y的最小值为________.
    解析:由x>0,y>0,x+2y=xy,得+=1,
    所以x+y=(x+y)
    =3++≥3+2.
    当且仅当x=y时取等号.
    答案:3+2


    [典例] 某工厂生产某种产品的年固定成本为250万元,每生产x千件,需另投入成本为C(x),当年产量不足80千件时,C(x)=x2+10x(万元).当年产量不小于80千件时,C(x)=51x+-1 450(万元).每件商品售价为0.05万元.通过市场分析,该厂生产的商品能全部售完.
    (1)写出年利润L(x)(万元)关于年产量x(千件)的函数解析式.
    (2)当年产量为多少千件时,该厂在这一商品的生产中所获利润最大?
    [解] (1)因为每件商品售价为0.05万元,则x千件商品销售额为0.05×1 000x万元,依题意得:
    当0 当x≥80时,L(x)=(0.05×1 000x)--250=1 200-.
    所以L(x)=
    (2)当0 此时,当x=60时,L(x)取得最大值L(60)=950万元.
    当x≥80时,L(x)=1 200-≤1 200-2 =1 200-200=1 000.
    此时x=,
    即x=100时,L(x)取得最大值1 000万元.
    由于950<1 000,
    所以当年产量为100千件时,该厂在这一商品生产中所获利润最大,最大利润为1 000万元.
    [解题技法] 有关函数最值的实际问题的解题技巧
    (1)根据实际问题抽象出函数的解析式,再利用基本不等式求得函数的最值.
    (2)解应用题时,一定要注意变量的实际意义及其取值范围.
    (3)在应用基本不等式求函数最值时,若等号取不到,可利用函数的单调性求解.
    [题组训练]
    1.(2017·江苏高考)某公司一年购买某种货物600吨,每次购买x吨,运费为6万元/次,一年的总存储费用为4x万元.要使一年的总运费与总存储费用之和最小,则x的值是________.
    解析:由题意,一年购买次,则总运费与总存储费用之和为×6+4x=4≥8=240,当且仅当x=30时取等号,故总运费与总存储费用之和最小时x的值是30.
    答案:30
    2.某游泳馆拟建一座平面图形为矩形且面积为200平方米的泳池,池的深度为1米,池的四周墙壁建造单价为每米400元,中间一条隔壁建造单价为每米100元,池底建造单价每平方米60元(池壁厚忽略不计).则泳池的长设计为______米时,可使总造价最低.
    解析:设泳池的长为x米,则宽为米,总造价f(x)=400×+100×+60×200=800×+12 000≥1 600+12 000=36 000(元),当且仅当x=(x>0),即x=15时等号成立.即泳池的长设计为15米时,可使总造价最低.
    答案:15

    1.(2019·长春调研)“a>0,b>0”是“ab<2”的(  )
    A.充分不必要条件      B.必要不充分条件
    C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
    解析:选D 当a>0,b>0时,≥,即ab≤2,当a=b时,ab<2不成立,故“a>0,b>0”不是“ab<2”的充分条件.当ab<2时,a,b可以异号,故a>0,b>0不一定成立,故“a>0,b>0”不是“ab<2”的必要条件.故“a>0,b>0”是“ab<2”的既不充分也不必要条件,故选D.

    2.已知x>0,y>0,且x+2y=2,则xy (  )
    A.有最大值为1 B.有最小值为1
    C.有最大值为 D.有最小值为
    解析:选C 因为x>0,y>0,x+2y=2,
    所以x+2y≥2,即2≥2,xy≤,
    当且仅当x=2y,即x=1,y=时,等号成立.
    所以xy有最大值,且最大值为.
    3.若实数a,b满足+=,则ab的最小值为(  )
    A. B.2
    C.2 D.4
    解析:选C 因为+=,所以a>0,b>0,
    由=+≥2 =2 ,
    所以ab≥2(当且仅当b=2a时取等号),
    所以ab的最小值为2.
    4.已知a>0,b>0,a,b的等比中项是1,且m=b+,n=a+,则m+n的最小值是
    (  )
    A.3 B.4
    C.5 D.6
    解析:选B 由题意知ab=1,∴m=b+=2b,n=a+=2a,∴m+n=2(a+b)≥4=4,当且仅当a=b=1时取等号,故m+n的最小值为4.
    5.(2019·长春质量监测)已知x>0,y>0,且4x+y=xy,则x+y的最小值为(  )
    A.8 B.9
    C.12 D.16
    解析:选B 由4x+y=xy得+=1,则x+y=(x+y)·=++1+4≥2+5=9,当且仅当=,即x=3,y=6时取“=”,故选B.
    6.若正数x,y满足4x2+9y2+3xy=30,则xy的最大值为(  )
    A. B.
    C. D.2
    解析:选D 30=4x2+9y2+3xy≥2+3xy,
    即30≥15xy,所以xy≤2,
    当且仅当4x2=9y2,即x=,y=时等号成立.
    故xy的最大值为2.
    7.设x>0,则函数y=x+-的最小值为(  )
    A.0 B.
    C.1 D.
    解析:选A y=x+-=+-2≥2-2=0,当且仅当x+=,即x=时等号成立.所以函数的最小值为0.故选A.
    8.已知x>1,y>1,且log2x,,log2y成等比数列,则xy有(  )
    A.最小值 B.最小值2
    C.最大值 D.最大值2
    解析:选A ∵x>1,y>1,∴log2x>0,log2y>0.又∵log2x,,log2y成等比数列,∴=log2x·log2y,∴由基本不等式,得log2x+log2y≥2=,当且仅当log2x=log2y时取等号,故log2(xy)≥,即xy≥.选A.
    9.当3<x<12时,函数y=的最大值为________.
    解析:y==
    =-+15≤-2 +15=3,
    当且仅当x=,即x=6时,ymax=3.
    答案:3
    10.(2018·南昌摸底调研)已知函数y=x+(x>2)的最小值为6,则正数m的值为________.
    解析:∵x>2,m>0,∴y=x-2++2≥2 +2=2+2,当x=2+时取等号,又函数y=x+(x>2)的最小值为6,∴2+2=6,解得m=4.
    答案:4
    11.(2018·天津高考)已知a,b∈R,且a-3b+6=0,则2a+的最小值为________.
    解析:∵a-3b+6=0,∴a-3b=-6.
    ∴2a+=2a+2-3b≥2
    =2=2=2×2-3=.
    当且仅当即时等号成立.
    答案:
    12.(2018·聊城一模)已知a>0,b>0,3a+b=2ab,则a+b的最小值为________.
    解析:由a>0,b>0,3a+b=2ab,得+=1,
    所以a+b=(a+b)=2++≥2+,当且仅当b=a时等号成立,则a+b的最小值为2+.
    答案:2+
    13.(2019·孝感模拟)经测算,某型号汽车在匀速行驶过程中每小时耗油量y(L)与速度x(km/h)(50≤x≤120)的关系可近似表示为y=
    (1)该型号汽车的速度为多少时,可使得每小时耗油量最少?
    (2)已知A,B两地相距120 km,假定该型号汽车匀速从A地驶向B地,则汽车速度为多少时总耗油量最少?
    解:(1)当x∈[50,80)时,y=(x2-130x+4 900)=[(x-65)2+675],
    所以当x=65时,y取得最小值,最小值为×675=9.
    当x∈[80,120]时,函数y=12-单调递减,故当x=120时,y取得最小值,最小值为12-=10.
    因为9<10,所以当x=65,即该型号汽车的速度为65 km/h时,可使得每小时耗油量最少.
    (2)设总耗油量为l L,由题意可知l=y·,
    ①当x∈[50,80)时,l=y·=≥=16,
    当且仅当x=,即x=70时,l取得最小值,最小值为16;
    ②当x∈[80,120]时,l=y·=-2为减函数,
    所以当x=120时,l取得最小值,最小值为10.
    因为10<16,所以当速度为120 km/h时,总耗油量最少.



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