1
【课前测试】
1、“x >0”是“x +1
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:当x >0时,x +1
x
≥2
x ·1x
=2. 因为x ,1x 同号,所以若x +1x ≥2,则x >0,1x >0,所以“x >0”是“x +1
x ≥2成立”的充要条
件,故选C. 答案:C
2、已知a >0,b >0,a +2b =3,则2a +1
b
的最小值为________.
解析:由a +2b =3得13a +23b =1,∴2a +1b =????1
3a +23b ????2a +1b =43+a 3b +4b 3a ≥43+2 a 3b ·4b 3a =83
.当且仅当a =2b =3
2时取等号.
答案:83
2
基本不等式
【知识梳理】
1.基本不等式:ab ≤
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. 2.几个重要的不等式 (1)a 2+b 2≥2ab (a ,b ∈R ). (2)b a +a
b ≥2(a ,b 同号). (3)ab ≤??
??a +b 22
(a ,b ∈R ).
(4)a 2+b 22≥
????a +b 22 (a ,b ∈R ). 以上不等式等号成立的条件均为a =b . 3.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a +b 2,几何平均数为ab ,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. 4.利用基本不等式求最值问题 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,x +y 有最小值2p .(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,xy 有最大值p 2
4.(简记:和定积最大)
3
【课堂讲解】
考点一 基本不等式公式的简单应用
例1、若x >0,求函数y =x +4
x 的最小值,并求此时x 的值;
解:当x >0时,x +4
x
≥2
x ·4x =4,当且仅当x =4
x
,即x 2=4,x =2时取等号. ∴函数y =x +4
x (x >0)在x =2时取得最小值4.
变式训练:1、已知x >0,求f (x )=12
x +3x 的最小值;
解:∵x >0,∴f (x )=12
x +3x ≥2
12x ·3x =12,当且仅当3x =12
x
,即x =2时取等号, ∴f (x )的最小值为12.
2、设x >0,y >0,且x +y =18,则xy 的最大值为( ) A .80 B .77 C .81 D .82
解析:∵x >0,y >0,∴x +y 2≥xy ,即xy ≤????x +y 22
=81,当且仅当x =y =9时,(xy )max =81. 答案:C
3、(3-a )(a +6)(-6≤a ≤3)的最大值为( ) A .9 B.92 C .3 D.322
解析:选B 因为-6≤a ≤3,所以3-a ≥0,a +6≥0,则由基本不等式可知,(3-a )(a +6)≤(3-a )+(a +6)2=92,当且仅当a =-3
2时等号成立.
答案:B
4、已知a >-1,b >-2,(a +1)(b +2)=16,则a +b 的最小值是( ) A .4 B .5 C .6
D .7
4
解析:选B 因为a >-1,b >-2,所以a +1>0,b +2>0,又(a +1)(b +2)≤????a +1+b +222
,
即16≤??
??a +b +322
,整理得a +b ≥5,当且仅当a +1=b +2=4,即a =3,b =2时等号成
立,故选B. 答案:B
考点二 配凑法应用
命题点1 凑系数
例2、已知0 3, 当且仅当3x =4-3x ,即x =2 3时,取等号. 答案:23 命题点2 凑项 例3、已知x >2,求x +4 x -2 的最小值; 解:∵x >2,∴x -2>0,∴x +4x -2=x -2+4 x -2 +2≥2 (x -2)·4 x -2 +2=6, 当且仅当x -2=4x -2,即x =4时,等号成立.∴x +4 x -2的最小值为6. 变式训练: 1、设0 2 ,求函数y =4x (3-2x )的最大值; 解:∵0 2,∴3-2x >0,∴y =4x (3-2x )=2[2x (3-2x )]≤2????2x +(3-2x )22=92. 当且仅当2x =3-2x ,即x =3 4 时,等号成立. 5 ∵34∈????0,32.∴函数y =4x (3-2x )(0 +x 的最大值; 解:∵x <3,∴x -3<0,∴f (x )=4x -3+x =4x -3 +x -3+3 =-??? ?4 3-x +3-x +3≤-2 4 3-x ·(3-x )+3=-1, 当且仅当4 3-x =3-x ,即x =1时取等号.∴f (x )的最大值为-1. 3、设x >0,则函数y =x +22x +1-3 2的最小值为( ) A .0 B.12 C .1 D.32 解析:y =x +22x +1-32=??? ?x +12+1x +12 -2≥2 ????x +12·1x + 1 2 -2=0, 当且仅当x +12=1x +12,即x =1 2时等号成立.∴函数的最小值为0.故选A. 答案:A 4、已知x <54,则f (x )=4x -2+1 4x -5的最大值为________. 解析:因为x <5 4 ,所以5-4x >0, 则f (x )=4x -2+1 4x -5 =-????5-4x +15-4x +3≤-2+3=1. 当且仅当5-4x =15-4x ,即x =1时,等号成立.故f (x )=4x -2+1 4x -5的最大值为1. 答案:1 6 考点三 常数代换法 命题点1 乘“1”法 例4、已知x >0,y >0,且 1x +9 y =1,求x +y 的最小值. 解:方法一 ∵x >0,y >0,1x +9y =1,∴x +y =)(y x 91+(x +y )=y x +9x y +10≥6+10=16, 当且仅当y x =9x y ,又1x +9 y =1,即x =4,y =12时,上式取等号. 故当x =4,y =12时,(x +y )min =16. 方法二 由1x +9 y =1,得(x -1)(y -9)=9(定值). 由1x +9 y =1可知x >1,y >9,∴x +y =(x -1)+(y -9)+10≥2(x -1)(y -9)+10=16, 当且仅当x -1=y -9=3,即x =4,y =12时上式取等号, 故当x =4,y =12时,(x +y )min =16. 命题点2 常数替换 例5、已知正数x ,y 满足x +2y =3,则y x +1 y 的最小值为________. 解析:y x +1y =y x +x +2y 3y =y x +x 3y +2 3 ≥2 y x ×x 3y +23=23+23,当且仅当y x =x 3y ,即x =3y 时等号成立,所以y x +1 y 的最小值为23+23. 答案:23+2 3 变式训练: 1、已知x >0,y >0,且1x +2 y =1,则x +y 的最小值是________. 7 解:∵x >0,y >0,∴x +y =(x +y )???? 1x +2y =3+y x +2x y ≥3+22(当且仅当y =2x 时取等号), ∴当x =2+1,y =2+2时,(x +y )min =3+2 2. 答案:3+22 2、已知x >0,y >0,且2x +5y =20.则1x +1 y 的最小值为 . 解析:∵x >0,y >0, ∴1x +1y =????1x +1y ·2x +5y 20=120????7+5y x +2x y ≥120?? ? ?7+2 5y x ·2x y =7+210 20, 当且仅当5y x =2x y 时,等号成立. 由???? ? 2x +5y =20,5y x =2x y , 解得??? ?? x =1010-203,y =20-4103 .∴1x +1 y 的最小值为7+21020 . 答案:7+210 20 3、设x >0,y >0,且2x +8y =xy ,则x +y 的最小值 . 解析:方法一 由2x +8y -xy =0,得y (x -8)=2x . ∵x >0,y >0,∴x -8>0,y = 2x x -8,∴x +y =x +2x x -8=x +(2x -16)+16x -8 =(x -8)+16 x -8+10≥2 (x -8)×16 x -8 +10=18. 当且仅当x -8=16 x -8 ,即x =12时,等号成立.∴x +y 的最小值是18. 方法二 由2x +8y -xy =0及x >0,y >0,得8x +2 y =1.∴x +y =(x +y ))(y x 28+ 8 =8y x +2x y +10≥2 8y x ·2x y +10=18.当且仅当8y x =2x y ,即x =2y =12时等号成立. ∴x +y 的最小值是18. 答案:18 4、设正实数a ,b 满足a +b =1,则 的最小值为 8 . 解析:正实数a ,b 满足a +b =1, 则 =+ =+ +4≥2 +4=8, 当且仅当=,即a =,b =时等号成立;∴的最小值为8. 故答案为:8. 答案:8 考点四 消元法应用 例6、已知正实数a ,b 满足a 2-b +4≤0,则u =2a +3b a + b ( ) A .有最大值14 5 B .有最小值14 5 C .有最小值3 D .有最大值3 解析:∵a 2-b +4≤0,∴b ≥a 2+4,∴a +b ≥a 2+a +4. 又∵a ,b >0,∴a a +b ≤a a 2+a +4,∴-a a +b ≥-a a 2+a +4, ∴u =2a +3b a +b =3-a a +b ≥3-a a 2+a +4 =3-1 a +4a +1≥3- 1 2a ·4 a +1=14 5, 当且仅当a =2,b =8时取等号.故选B. 答案:B 9 变式训练:1、若实数a ,b 满足ab -4a -b +1=0(a >1),则(a +1)(b +2)的最小值为________. 解析:因为ab -4a -b +1=0,所以b =4a -1a -1 . 又a >1,所以b >0,所以(a +1)(b +2)=ab +2a +b +2=6a +2b +1=6a +8+6 a -1+1=6(a - 1)+6a -1+15.因为a -1>0,所以6(a -1)+6a -1 +15 ≥2 6(a -1)×6 a -1 +15=27, 当且仅当6(a -1)=6 a -1(a >1),即a =2时等号成立,故(a +1)( b +2)的最小值为27. 答案:27 2、已知正实数x ,y 满足xy +2x +y =4,则x +y 的最小值为________. 解析:因为xy +2x +y =4,所以x =4-y y +2.由x =4-y y +2>0,得-2 以x +y =4-y y +2+y =6y +2+(y +2)-3≥26-3,当且仅当6 y +2=y +2(0 取等号. 答案:26-3 考点五 整体法应用 例7、若实数a ,b 满足1a +2 b =ab ,则ab 的最小值为( ) A. 2 B .2 C .2 2 D .4 解析:由1a +2b =ab 知,a >0,b >0,所以ab =1a +2 b ≥2 2 ab ,即ab ≥22,当且仅当??? 1a =2 b , 1a +2b = ab , 10 即a =42,b =24 2时取“=”,所以ab 的最小值为2 2. 答案:C 变式训练:1、已知正数a ,b 满足a +2b +ab =6,则a +2b 的最小值为( ) A .2 B .4 C .6 D .8 解析:依题意,6=a +2b +ab =a +2b +×a ×(2b )≤a +2b + , 即(a +2b )2+8(a +2b )﹣48≥0,解得a +2b ≤﹣12(舍)或者a +2b ≥4, 故a +2b 的最小值为4.故选:B . 答案:B 2、已知实数x ,y 满足x 2+y 2-xy =1,则x +y 的最大值为________. 解析:因为x 2+y 2-xy =1,所以x 2+y 2=1+xy . 所以(x +y )2=1+3xy ≤1+3×?? ? ?x +y 22 ,即(x +y )2≤4,解得-2≤x +y ≤2. 当且仅当x =y =1时右边等号成立.所以x +y 的最大值为2. 答案:2 3、已知x >0,y >0,x +2y +2xy =8,则x +2y 的最小值为________. 解析:因为x >0,y >0,所以8=x +2y +x ·2y ≤(x +2y )+???? x +2y 22 , 令x +2y =t ,则8≤t +t 2 4,即t 2+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:4 考点六 换元法的应用 11 例8、已知x >-1,y >0且满足x +2y =1,则 1x +1+2 y 的最小值为________. 解析:∵x >-1,y >0且满足x +2y =1,∴x +1>0,且(x +1)+2y =2, ∴ 1x +1+2y =1 2[(x +1)+2y ]????1x +1+2y =52+12??????2y x +1+2(x +1)y ≥52+12 ×22y x +1 ·2(x +1)y =9 2, 当且仅当????? 2y x +1=2(x +1)y , x +2y =1,即??? x =-1 3,y =23时取等号,故 1x +1+2y 的最小值为92. 答案:9 2 变式训练:1、若正数a ,b 满足1a +1b =1,则1a -1+9 b -1的最小值为( ) A .16 B .9 C .6 D .1 解析:∵正数a ,b 满足1a +1b =1,∴a +b =ab ,1a =1-1b >0,1b =1-1 a >0, ∴b >1,a >1,则 1a -1+9b -1 ≥29 (a -1)(b -1) =2 9ab -(a +b )+1=6(当且仅当a =43,b =4时等号成立),∴1a -1+9 b -1 的最小值为6, 故选C. 答案:C 2、设a ,b 为正实数,则+的最小值为 . 解析:设a +2b =m ,a +b =n ,(m >0,n >0),则a =2n ﹣m ,b =m ﹣n , 即有 + = + = + ﹣5≥2 ﹣5=4 ﹣5. 当且仅当m =n ,即a =(2﹣)n ,b =(﹣1)n .取得等号, 12 则所求最小值为4﹣5. 故答案为:4﹣5. 答案:4 ﹣5 考点七 基本不等式的综合应用求参数值或取值范围 例9、已知不等式(x +y )???? 1x +a y ≥9对任意正实数x ,y 恒成立,则正实数a 的最小值为( ) A .2 B .4 C .6 D .8 解析:已知不等式(x +y )????1x +a y ≥9对任意正实数x ,y 恒成立,只要求(x +y )????1x +a y 的最小值大于或等于9, ∵1+a +y x +ax y ≥a +2a +1,当且仅当y =ax 时,等号成立,∴a +2a +1≥9, ∴a ≥2或a ≤-4(舍去),∴a ≥4,即正实数a 的最小值为4,故选B. 答案:B 变式训练:1、若不等式x 2-ax +1≥0对一切x ∈(0,1)恒成立,则a 的取值范围是________. 解析:x 2-ax +1≥0,x ∈(0,1]恒成立?ax ≤x 2+1,x ∈(0,1]恒成立 ?a ≤x +1x ,x ∈(0,1)恒成立,∵x ∈(0,1),x +1 x ≥2,当且仅当x =1时,等号成立, ∴a ≤2. 答案:(-∞,2] 2、已知a >0,b >0,若不等式3a +1b ≥m a +3 b 恒成立,则m 的最大值为( ) A .9 B .12 C .18 D .24 解析:由3a +1b ≥m a +3b ,得m ≤(a +3b )????3a +1b =9b a +a b +6. 13 又9b a +a b +6≥29+6=12????当且仅当9b a =a b ,即a =3b 时等号成立, ∴m ≤12,∴m 的最大值为12. 答案:B 3、已知不等式2x +m +8 x -1>0对一切x ∈(1,+∞)恒成立,则实数m 的取值范围是________. 解析:不等式2x +m + 8x -1>0可化为2(x -1)+8x -1 >-m -2, 因为x >1,所以2(x -1)+8 x -1 ≥2 2(x -1)·8 x -1 =8, 当且仅当x =3时取等号.因为不等式2x +m +8 x -1>0对一切x ∈(1,+∞)恒成立, 所以-m -2<8.解得m >-10. 答案:(-10,+∞) 14 【课后练习】 1.函数f (x )=x 2+4 |x |的最小值为( ) A .3 B .4 C .6 D .8 解析:f (x )=x 2+4|x |=|x |+4 |x |≥24=4,当且仅当x =±2时,等号成立,故选B. 答案:B 2.若x >0,y >0,则“x +2y =22xy ”的一个充分不必要条件是( ) A .x =y B .x =2y C .x =2且y =1 D .x =y 或y =1 解析:∵x >0,y >0,∴x +2y ≥22xy ,当且仅当x =2y 时取等号. 故“x =2且y =1 ”是“x +2y =22xy ”的充分不必要条件.故选C. 答案:C 3.已知正数a ,b 满足a +b =1,则4a +1 b 的最小值为( ) A.53 B .3 C .5 D .9 解析:由题意知,正数a ,b 满足a +b =1,则4a +1b =???? 4a +1b (a +b ) =4+1+4b a +a b ≥5+2 4b a ·a b =9, 当且仅当4b a =a b ,即a =23,b =13时等号成立,所以4a +1 b 的最小值为9,故选D. 答案:D 15 4.已知a >0,b >0,a +b =2,则y =1a +4 b 的最小值是( ) A.72 B .4 C.9 2 D .5 解析:依题意,得1a +4b =12????1a +4b ·(a +b )=12????5+????b a +4a b ≥1 2? ???5+2b a ·4a b =9 2 , 当且仅当????? a + b =2, b a =4a b , a >0, b >0, 即a =23,b =43时取等号,即1a +4b 的最小值是9 2 . 答案:C 5.已知a >0,b >0,a +b =1a +1b ,则1a +2 b 的最小值为( ) A .4 B .22 C .8 D .16 解析:由a >0,b >0,a +b =1a +1b =a +b ab ,得ab =1,则1a +2 b ≥2 1a ·2b =2 2.当且仅当1a =2 b ,即a = 2 2 ,b =2时等号成立.故选B. 答案:B 6. 已知x ≥5 2,则f (x )=x 2-4x +52x -4有( ) A .最大值5 2 B .最小值5 4 C .最大值1 D .最小值1 解析:f (x )=x 2-4x +52x -4=(x -2)2+12(x -2)=12?? ??(x -2)+1x -2≥1. 当且仅当x -2=1 x -2,即x =3时等号成立. 答案:D 16 7.设x ,y 均为正数,且xy +x -y -10=0,则x +y 的最小值是________. 解析:由xy +x -y -10=0,得x =y +10y +1=9 y +1+1, ∴x +y =9 y +1+1+y ≥2 9y +1·(1+y )=6,当且仅当9y +1 =1+y ,即y =2时,等号成立. 答案:6 8.已知a ,b 为正实数,且(a -b )2=4(ab )3,则1a +1 b 的最小值为________. 解析:由题意得(a -b )2=(a +b )2-4ab ,代入已知得(a +b )2=4(ab )3+4ab , 两边同除以(ab )2得 ????a +b ab 2=4(ab )3a 2b 2+4ab a 2b 2=4????ab +1ab ≥4·2 ab ·1 ab =8, 当且仅当ab =1时取等号.所以1a +1b ≥22,即1a +1 b 的最小值为2 2. 答案:22 9.若a ,b 都是正数,则????1+b a ????1+4a b 的最小值为( ) A .7 B .8 C .9 D .10 解析:选C 因为a ,b 都是正数,所以????1+b a ????1+4a b =5+b a +4a b ≥5+2 b a ·4a b =9,当且仅当b =2a 时取等号,选项C 正确. 答案:C 10.若2x +2y =1,则x +y 的取值范围是( ) A .[0,2] B .[-2,0] C .[-2,+∞] D .(-∞,-2] 解析:选D ∵2x +2y ≥22x ·2y =22x +y (当且仅当2x =2y 时等号成立),∴2x +y ≤12 ,∴2x + 17 y ≤1 4 ,得x +y ≤-2. 答案:D 11.已知a ,b ∈R ,且a -3b +6=0,则2a +1 8 b 的最小值为 . 解析:由已知,得2a +18b =2a +2-3b ≥22a ·2-3b =22a -3b =22-6=14,当且仅当2a =2- 3b 时 等号成立, 由a =-3b ,a -3b +6=0,得a =-3,b =1, 故当a =-3,b =1时,2a +18b 取得最小值1 4. 答案:1 4 12.若a ,b ∈R ,ab >0,则a 4+4b 4+1 ab 的最小值为 . 解析:∵a 4+4b 4≥2a 2·2b 2=4a 2b 2(当且仅当a 2=2b 2时“=”成立), ∴a 4+4b 4+1ab ≥4a 2b 2+1ab =4ab +1ab , 由于ab >0,∴4ab +1 ab ≥2 4ab ·1ab =4(当且仅当4ab =1 ab 时“=”成立), 故当且仅当????? a 2=2 b 2,4ab =1ab 时,a 4+4b 4+1 ab 的最小值为4. 答案:4 13.若正实数x ,y 满足x +y =2,且1 xy ≥M 恒成立,则M 的最大值为( ) A .1 B .2 C .3 D .4 解析:选A.因为正实数x ,y 满足x +y =2, 18 所以xy ≤(x +y )24=224=1,所以1xy ≥1;又1 xy ≥M 恒成立,所以M ≤1,即M 的最大值为1. 答案:A 14.(1)当x <32时,求函数y =x +8 2x -3的最大值; (2)设0 解:(1)y =12(2x -3)+82x -3+32=-? ????3-2x 2+83-2x +32. 当x <32时,有3-2x >0,∴3-2x 2+8 3-2x ≥2 3-2x 2·8 3-2x =4, 当且仅当3-2x 2=83-2x ,即x =-12时取等号. 于是y ≤-4+32=-52,故函数的最大值为-5 2 . (2)∵0 2=2, 当且仅当x =2-x ,即x =1时取等号, ∴当x =1时,函数y =x (4-2x )的最大值为2. 15.已知x >0,y >0,且2x +8y -xy =0,求: (1)xy 的最小值; (2)x +y 的最小值. 解:(1)由2x +8y -xy =0,得8x +2 y =1,又x >0,y >0, 则1=8x +2y ≥2 8x ·2y =8xy ,得xy ≥64,当且仅当x =16,y =4时,等号成立. 所以xy 的最小值为64. (2)由2x +8y -xy =0,得8x +2y =1,则x +y =????8x +2y (x +y )=10+2x y +8y x ≥10+2 2x y· 8y x=18.当且仅当x=12且y=6时等号成立, ∴x+y的最小值为18. 19 20 【课后测试】 1、已知a >0,b >0,a +b =2,则y =1a +4 b 的最小值是( ) A.72 B .4 C.9 2 D .5 解析:∵a +b =2,∴a +b 2=1. ∴1a +4b =(1a +4b )(a +b 2) =52+(2a b +b 2a )≥5 2+2 2a b ·b 2a =92(当且仅当2a b =b 2a ,即b =2a =4 3 时,等号成立), 故y =1a +4b 的最小值为92. 答案:C 2、若正数x ,y 满足3x +y =5xy ,则4x +3y 的最小值是( ) A .2 B .3 C .4 D .5 解析:由3x +y =5xy ,得3x +y xy =3y +1x =5,所以4x +3y =(4x +3y )·15??? ? 3y +1x =15????4+9+3y x +12x y ≥15(4+9+236)=5,当且仅当3y x =12x y ,即y =2x 时,“=”成立, 故4x +3y 的最小值为5.故选D. 答案:D