11
应用一:求最值 例1:求下列函数的值域(1)y=3x 2+ 2 (2)y=x+
2xx
技巧一:凑项 例1:已知x
技巧二:凑系数 例1. 当
时,求yx(82x)的最大值。
5,求函数y4x21的最大值。 44x5x27x10(x1)的值域。 技巧三: 分离 例3. 求yx1
技巧四:换元 例4(同例3)
技巧五:注意:在应用均值定理求最值时,若遇等号取不到的情况,应结合函数f(x)x例5:求函数ya的单调性。 xx25x42的值域。
练习.1.求下列函数的最小值,并求取得最小值时,x 的值.
11x23x1,x(0,) ,x3 (3)y2sinx,(x0) (2)y2x(1)ysinxx3x
2.已知0x1,求函数y
条件求最值
ab1.若实数满足ab2,则33的最小值是 .
x(1x)的最大值.; 3.0x2,求函数y3x(23x)的最大值.
11变式:若log4xlog4y2,求的最小值.并求x,y的值
xy
1
技巧六:整体代换:多次连用最值定理求最值时,要注意取等号的条件的一致性,否则就会出错。。 2:已知x0,y0,且1x9y1,求xy的最小值。
变式: (1)若x,yR且2xy1,求11的最小值
xy(2)已知a,b,x,yR且abyxy1,求x的最小值
y为正实数,且x 2
+y 2
技巧七、已知x, =1,求x1+y 22
的最大值.
技巧八:已知a,b为正实数,2b+ab+a=30,求函数y=1
ab 的最小值.
变式:1.已知a>0,b>0,ab-(a+b)=1,求a+b的最小值。
2.若直角三角形周长为1,求它的面积最大值。
技巧九、取平方 5、已知x,y为正实数,3x+2y=10,求函数W=3x +2y 的最值.
变式: 求函数y2x152x(12x52)的最大值。
应用二:利用均值不等式证明不等式
1.已知a,b,c为两两不相等的实数,求证:a2b2c2abbcca
2.正数a,b,c满足a+b+c=1,求证:(1-a)(1-b)(1-c)≥8abc
例6:已知a、b、cR,且abc1。求证:1a11b11c18
应用三:均值不等式与恒成立问题 例:已知x0,y0且
1x9y1,求使不等式xym恒成立的实数m的取值范围。
应用四:均值定理在比较大小中的应用: 例:若ab1,Plgalgb,Q12(lgalgb),Rlg(ab2),则P,Q,R的大小关系是 .
2
均值不等式应用(技巧)
一.均值不等式
a2b21.(1)若a,bR,则ab2ab (2)若a,bR,则ab(当且仅当ab时取“=”)
2ab*2. (1)若a,bR*,则) ab (2)若a,bR,则ab2ab(当且仅当ab时取“=”
222ab (当且仅当ab时取“=”(3)若a,bR,则ab) 2*23.若x0,则x112 (当且仅当x1时取“=”);若x0,则x2 (当且仅当x1时取“=”) xx若x0,则x12即x12或x1-2 (当且仅当ab时取“=”) xxx3.若ab0,则ab2 (当且仅当ab时取“=”) ba若ab0,则
ababab) 2即2或-2 (当且仅当ab时取“=”
bababaab2a2b24.若a,bR,则((当且仅当ab时取“=”) )22注:(1)当两个正数的积为定植时,可以求它们的和的最小值,当两个正数的和为定植时,可以求它们的积
的最小值,正所谓“积定和最小,和定积最大”. (2)求最值的条件“一正,二定,三取等”
(3)均值定理在求最值、比较大小、求变量的取值范围、证明不等式、解决实际问题方面有广泛的应用. 应用一:求最值
例1:求下列函数的值域
11
(1)y=3x 2+ 2 (2)y=x+
2xx1
解:(1)y=3x 2+ 2 ≥2
2x
1
3x 2· 2 =6 ∴值域为[6 ,+∞)
2x
1x· =2; x
1x· =-2 x
1
(2)当x>0时,y=x+ ≥2
x
11
当x<0时, y=x+ = -(- x- )≤-2
xx∴值域为(-∞,-2]∪[2,+∞)
解题技巧: 技巧一:凑项 例1:已知x5,求函数y4x21的最大值。 44x51解:因4x50,所以首先要“调整”符号,又(4x2)不是常数,所以对4x2要进行拆、凑项,
4x5511x,54x0,y4x254x3231 44x554x当且仅当54x1,即x1时,上式等号成立,故当x1时,ymax1。 54x评注:本题需要调整项的符号,又要配凑项的系数,使其积为定值。 技巧二:凑系数
3
例1. 当
时,求yx(82x)的最大值。
解析:由知,,利用均值不等式求最值,必须和为定值或积为定值,此题为两个式子积的形式,但其和不是定值。注意到2x(82x)8为定值,故只需将yx(82x)凑上一个系数即可。
当,即x=2时取等号 当x=2时,yx(82x)的最大值为8。
评注:本题无法直接运用均值不等式求解,但凑系数后可得到和为定值,从而可利用均值不等式求最大值。 变式:设0x3,求函数y4x(32x)的最大值。 2232x32x9解:∵0x∴32x0∴y4x(32x)22x(32x)2 222当且仅当2x32x,即x330,时等号成立。 42技巧三: 分离
x27x10(x1)的值域。 例3. 求yx1解析一:本题看似无法运用均值不等式,不妨将分子配方凑出含有(x+1)的项,再将其分离。
当
,即
时,y2(x1)459(当且仅当x=1时取“=”号)。 x1技巧四:换元
解析二:本题看似无法运用均值不等式,可先换元,令t=x+1,化简原式在分离求最值。
(t1)27(t1)+10t25t44y=t5
ttt4当,即t=时,y2t59(当t=2即x=1时取“=”号)。
t评注:分式函数求最值,通常直接将分子配凑后将式子分开或将分母换元后将式子分开再利用不等式求最值。
AB(A0,B0),g(x)恒正或恒负的形式,然后运用均值不等式来求最值。 g(x)a技巧五:注意:在应用最值定理求最值时,若遇等号取不到的情况,应结合函数f(x)x的单调性。例:
x即化为ymg(x)求函数yx25x42的值域。
2解:令x24t(t2),则yx5x24x241t(t2)
tx241因t0,t1,但t解得t1不在区间2,,故等号不成立,考虑单调性。 因为yt在区间1,单调递增,所以在其子区间2,为单调递增函数,故y1t1t1t5。 2 4
所以,所求函数的值域为,。
练习.求下列函数的最小值,并求取得最小值时,x 的值.
5211x23x1y2sinx,x(0,) y2x,x3,(x0) (2) (1)y (3)
sinxx3x2.已知0x1,求函数y条件求最值
ab1.若实数满足ab2,则33的最小值是 . x(1x)的最大值.;3.0x2,求函数y3x(23x)的最大值.
分析:“和”到“积”是一个缩小的过程,而且33定值,因此考虑利用均值定理求最小值, 解: 3和3都是正数,33≥23a3b23ab6
ababababab当33时等号成立,由ab2及33得ab1即当ab1时,33的最小值是6.
ab变式:若log4xlog4y2,求
11的最小值.并求x,y的值 xy
技巧六:整体代换:多次连用最值定理求最值时,要注意取等号的条件的一致性,否则就会出错。。 2:已知x0,y0,且
191,求xy的最小值。 xy191991,xyxy22xy12 故 xymin12 。 xyxyxy错解:x0,y0,且..
错因:解法中两次连用均值不等式,在xy2xy等号成立条件是xy,在1929等号成立条xyxy件是
19
即y9x,取等号的条件的不一致,产生错误。因此,在利用均值不等式处理问题时,列出等号xy
成立条件是解题的必要步骤,而且是检验转换是否有误的一种方法。
19y9x19正解:x0,y0,1,xyxy1061016
xyxyxy当且仅当
19y9x时,上式等号成立,又1,可得x4,y12时,xymin16 。
xyxy变式: (1)若x,yR且2xy1,求11的最小值
xy(2)已知a,b,x,yR且ab1,求xxy 2
y的最小值
y 2
技巧七、已知x,y为正实数,且x+ =1,求x1+y 2 的最大值.
2
5
a 2+b 2
分析:因条件和结论分别是二次和一次,故采用公式ab≤ 。
21
同时还应化简1+y 中y前面的系数为 , x1+y 2 =x
2
22
1+y 22· =2 x·
21y 2 + 22
下面将x,
1y 2 + 分别看成两个因式: 22
x+(
2
2
1y 221 2y + )x+ + 22223
= = 即x1+y 2 =2 ·x
224
x·
1y 2 + ≤221y 23
+ ≤ 2 224
1
技巧八:已知a,b为正实数,2b+ab+a=30,求函数y= 的最小值.
ab
分析:这是一个二元函数的最值问题,通常有两个途径,一是通过消元,转化为一元函数问题,再用单调性或基本不等式求解,对本题来说,这种途径是可行的;二是直接用基本不等式,对本题来说,因已知条件中既有和的形式,又有积的形式,不能一步到位求出最值,考虑用基本不等式放缩后,再通过解不等式的途径进行。
30-2b30-2b-2 b 2+30b
法一:a= , ab= ·b=
b+1b+1b+1 由a>0得,0<b<15
-2t 2+34t-311616
令t=b+1,1<t<16,ab= =-2(t+ )+34∵t+ ≥2
ttt ∴ ab≤18 ∴ y≥
1
当且仅当t=4,即b=3,a=6时,等号成立。 18
16t· =8
t
法二:由已知得:30-ab=a+2b∵ a+2b≥22 ab ∴ 30-ab≥22 ab
2
令u=ab 则u+22 u-30≤0, -52 ≤u≤32
1
∴ab ≤32 ,ab≤18,∴y≥
18点评:①本题考查不等式
abab(a,bR)的应用、不等式的解法及运算能力;②如何由已知不等式2aba2b30出发求得ab的范围,关键是寻找到ab与ab之间的关系,由此想到不等式(a,bR)abab(a,bR),这样将已知条件转换为含ab的不等式,进而解得ab的范围. 2变式:1.已知a>0,b>0,ab-(a+b)=1,求a+b的最小值。
2.若直角三角形周长为1,求它的面积最大值。 技巧九、取平方
5、已知x,y为正实数,3x+2y=10,求函数W=3x +2y 的最值.
a+ba 2+b 2
解法一:若利用算术平均与平方平均之间的不等关系, ≤ ,本题很简单
22
3x +2y ≤2
(3x )2+(2y )2 =2
3x+2y =25
解法二:条件与结论均为和的形式,设法直接用基本不等式,应通过平方化函数式为积的形式,再向“和为
定值”条件靠拢。
W>0,W2=3x+2y+23x ·2y =10+23x ·2y ≤10+(3x )2+(2y )2 =10+(3x+2y)=20
∴ W≤20 =25 变式: 求函数y2x152x(1x5)的最大值。
22解析:注意到2x1与52x的和为定值。
6
y2(2x152x)242(2x1)(52x)4(2x1)(52x)8
又y0,所以0y22 当且仅当2x1=52x,即x3时取等号。 故ymax22。 2评注:本题将解析式两边平方构造出“和为定值”,为利用均值不等式创造了条件。
总之,我们利用均值不等式求最值时,一定要注意“一正二定三相等”,同时还要注意一些变形技巧,积极创造条件利用均值不等式。 应用二:利用均值不等式证明不等式
1.已知a,b,c为两两不相等的实数,求证:a2b2c2abbcca
1111118 abc1)正数a,b,c满足a+b+c=1,求证:(1-a)(1-b)(1-c)≥8abc 例6:已知a、b、cR,且abc1。求证:分析:不等式右边数字8,使我们联想到左边因式分别使用均值不等式可得三个“2”连乘,又11abc2bc,可由此变形入手。
1aaaa解:a、b、cR,abc1。12ac111abc2bc2ab。同理1,1。1bbaaaacc上述三个不等式两边均为正,分别相乘,得
11112bc2ac2ababc。当且仅当时取等号。 11183abcabc应用三:均值不等式与恒成立问题 例:已知x0,y0且
191,求使不等式xym恒成立的实数m的取值范围。 xy19xy9x9y10y9x1,1.1 xykxkykkxky解:令xyk,x0,y0,11032 。k16 ,m,16 kklgalgb,Q1ab(lgalgb),Rlg(),则P,Q,R的大小关系是 . 22应用四:均值定理在比较大小中的应用: 例:若ab1,P分析:∵ab1 ∴lga0,lgb0
Q1(lgalgb)lgalgbp 2ab1Rlg()lgablgabQ ∴R>Q>P。
22
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