高考数学一轮复习 专题2.2 基本不等式及其应用(讲)
展开高考数学一轮复习策略
1、揣摩例题。
课本上和老师讲解的例题,一般都具有一定的典型性和代表性。要认真研究,深刻理解,要透过“样板”,学会通过逻辑思维,灵活运用所学知识去分析问题和解决问题,特别是要学习分析问题的思路、解决问题的方法,并能总结出解题的规律。
2、精练习题
复习时不要搞“题海战术”,应在老师的指导下,选一些源于课本的变式题,或体现基本概念、基本方法的基本题,通过解题来提高思维能力和解题技巧,加深对所学知识的深入理解。在解题时,要独立思考,一题多思,一题多解,反复玩味,悟出道理。
3、加强审题的规范性
每每大考过后,总有同学抱怨没考好,纠其原因是考试时没有注意审题。审题决定了成功与否,不解决这个问题势必影响到高考的成败。那么怎么审题呢? 应找出题目中的已知条件 ;善于挖掘题目中的隐含条件 ;认真分析条件与目标的联系,确定解题思路 。
4、重视错题
“错误是最好的老师”,但更重要的是寻找错因,及时进行总结,三五个字,一两句话都行,言简意赅,切中要害,以利于吸取教训,力求相同的错误不犯第二次。
专题2.2 基本不等式及其应用
新课程考试要求 | 1.探索并了解基本不等式的证明过程. 2. 掌握基本不等式 (a,b>0)及其应用.. |
核心素养 | 培养学生数学运算(例1.2.3.4.5)、数学建模(例5)、逻辑推理(例1.2.3.4)等核心数学素养. |
考向预测 | 1.利用基本不等式求最值 2.利用基本不等式解决实际问题 3.基本不等式的综合应用 |
【知识清单】
1.重要不等式
当a、b是任意实数时,有a2+b2≥2ab,当且仅当a=b时,等号成立.
2.基本不等式
当a>0,b>0时有,当且仅当a=b时,等号成立.
3.基本不等式与最值
已知x、y都是正数.
(1)若x+y=s(和为定值),则当x=y时,积xy取得最大值.
(2)若xy=p(积为定值),则当x=y时,和x+y取得最小值.
4.常用推论
(1)()
(2)(,);
(3)
【考点分类剖析】
考点一 :利用基本不等式证明不等式
例1.(2021·山西高三二模(文))证明:;
【答案】证明见解析.
【解析】
由不等式,令,则有,即可证得.
例2.已知a>0,b>0,a+b=1,求证:.
【答案】见解析
【解析】∵,,,
∴.同理,.∴
=,当且仅当,即时取“=”.
∴,当且仅当时等号成立.
【方法技巧】
利用基本不等式证明不等式是综合法证明不等式的一种情况,要从整体上把握运用基本不等式,对不满足使用基本不等式条件的可通过“变形”来转换,常见的变形技巧有:拆项,并项,也可乘上一个数或加上一个数,“1”的代换法等.
【变式探究】
1.求证:
【答案】见解析
【解析】证明:由基本不等式和得
=
当且仅当即时取等号.
2.已知、、都是正数,求证:
【答案】见解析
【解析】∵、、都是正数
∴ (当且仅当时,取等号)
(当且仅当时,取等号)
(当且仅当时,取等号)
∴(当且仅当时,取等号)
即.
考点二:利用基本不等式求最值
例3.【多选题】(2021·辽宁葫芦岛市·高三一模)设正实数a,b满足,则( )
A.有最小值4 B.有最大值
C.有最大值 D.有最小值
【答案】ACD
【解析】
根据基本不等式结合不等式的性质判断.
【详解】
因为且,
所以,当且仅当时等号成立,即的最大值为,
,A正确;
,B错误;
,C正确;
,D正确.
故选:ACD.
例4.(2021·浙江高三月考)若正实数,满足,则的最小值是______.
【答案】
【解析】
由已知不等式可解得,换元,设,则所求式变形为,利用函数的单调性可得的最小值,从而得结论.
【详解】
因为正实数,满足,所以,解得或,而均为正数,所以,设,
则,
时,由不等式,当且仅当时等号成立知在上单调递增,又,所以时,取得最小值,
所以的最小值是.
故答案为:.
【规律方法】
利用均值不等式求最值遵循的原则:“一正二定三等”
(1)正:使用均值不等式所涉及的项必须为正数,如果有负数则考虑变形或使用其它方法
(2)定:使用均值不等式求最值时,变形后的一侧不能还含有核心变量.
(3)等:若能利用均值不等式求得最值,则要保证等号成立,要注意以下两点:
① 若求最值的过程中多次使用均值不等式,则均值不等式等号成立的条件必须能够同时成立(彼此不冲突)
② 若涉及的变量有初始范围要求,则使用均值不等式后要解出等号成立时变量的值,并验证是否符合初始范围.
注意:形如的函数求最值时,首先考虑用基本不等式,若等号取不到,再利用该函数的单调性求解.
【变式探究】
1.(陕西省2019年高三第三次教学质量检测)若正数满足,则的最小值为( )
A. B.
C. D.3
【答案】A
【解析】由题意,因为,
则,
当且仅当,即时等号成立,
所以的最小值为,故选A.
2.(2019年高考天津卷文)设,则的最小值为__________.
【答案】
【解析】.
因为,
所以,
即,当且仅当时取等号成立.
又因为
所以的最小值为.
【总结提升】
通过拼凑法利用基本不等式求最值的策略
拼凑法的实质在于代数式的灵活变形,拼系数、凑常数是关键,利用拼凑法求解最值应注意以下几个方面的问题:
(1)拼凑的技巧,以整式为基础,注意利用系数的变化以及等式中常数的调整,做到等价变形;
(2)代数式的变形以拼凑出和或积的定值为目标;
(3)拆项、添项应注意检验利用基本不等式的前提.
考点三:基本不等式的实际应用
例5.(2021·陕西西安市·交大附中高三其他模拟(理))已知圆锥的母线长为,侧面积为,体积为,则取得最大值时圆锥的体积为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
设圆锥底面半径为,高为,根据圆锥的侧面积和体积公式,求得,结合基本不等式求得时取得最大值,进而求得圆锥的体积.
【详解】
设圆锥底面半径为,高为,由题意可得母线,
所以圆锥的侧面积为,且,
所以圆锥的体积为,
则,
当且仅当,即时取等号,
此时.
故选:D.
【规律方法】
1.用均值不等式解决此类问题时,应按如下步骤进行:
(1)理解题意,设变量,设变量时一般把要求最大值或最小值的变量定为函数;
(2)建立相应的函数关系式,把实际问题抽象为函数的最大值或最小值问题;
(3)在定义域内,求出函数的最大值或最小值;
(4)正确写出答案.
2.利用基本不等式求解实际应用题注意点:
(1)此类型的题目往往较长,解题时需认真阅读,从中提炼出有用信息,建立数学模型,转化为数学问题求解.
(2)当运用基本不等式求最值时,若等号成立的自变量不在定义域内时,就不能使用基本不等式求解,此时可根据变量的范围用对应函数的单调性求解.
【易错警示】忽视不等式等号成立的条件!
【变式探究】
(江苏高考真题)某公司一年购买某种货物600吨,每次购买吨,运费为6万元/次,一年的总存储费用为万元,要使一年的总运费与总存储之和最小,则的值是 .
【答案】30
【解析】总费用,当且仅当,即时等号成立.
考点四:基本不等式的综合运用
例6.(2021·内蒙古赤峰市·高三二模(文))的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,若,则a的最小值为_________.
【答案】2
【解析】
结合的范围求出角的值,结合余弦定理以及基本不等式求出a的范围,从而可得到a的最小值
【详解】
解:因为,所以,
因为,所以,解得,
由余弦定理得,则,
所以,
因为,,
所以,当且仅当时取等号,
所以,解得,当且仅当时取等号,
所以的最小值为2,
故答案为:2
例7.(2020·黑龙江省佳木斯一中高一期中(理))已知函数().
(1)若不等式的解集为,求的取值范围;
(2)当时,解不等式;
(3)若不等式的解集为,若,求的取值范围.
【答案】(1);(2).;(3).
【解析】
(1)①当即时,,不合题意;
②当即时,
,即,
∴,∴
(2)即
即
①当即时,解集为
②当即时,
∵,∴解集为
③当即时,
∵,所以,所以
∴解集为
(3)不等式的解集为,,
即对任意的,不等式恒成立,
即恒成立,
因为恒成立,所以恒成立,
设则,,
所以,
因为,当且仅当时取等号,
所以,当且仅当时取等号,
所以当时,,
所以
【总结提升】
基本不等式的综合应用求解策略
(1)应用基本不等式判断不等式是否成立:对所给不等式(或式子)变形,然后利用基本不等式求解.
(2)条件不等式的最值问题:通过条件转化成能利用基本不等式的形式求解.
(3)求参数的值或范围:观察题目特点,利用基本不等式确定相关成立条件,从而得到参数的值或范围.
【变式探究】
1.(天津市河北区2019届高三二模)已知首项与公比相等的等比数列中,若,,满足,则的最小值为__________.
【答案】1
【解析】设等比数列公比为,则首项
由得:,
则: , ,
,
,.
则(当且仅当,即时取等号)
.
故填.
2.设函数
(Ⅰ)若不等式对任意恒成立,求实数的取值范围;
(Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,当取最大值时,设,且,求的最小值.
【答案】(1);(2).
【解析】
(Ⅰ)因为函数的对称轴为,且开口向上,
所以在上单调递减,
所以,
∴.
(Ⅱ)根据题意,由(Ⅰ)可得,
即,
所以.
所以.
∵,
则
当且仅当,即,时,等号成立.
所以的最小值为.
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