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1、数学 高中数学基本不等式的巧用 1基本不等式：abab 2 (1)基本不等式成立的条件：a0，b0. (2)等号成立的条件：当且仅当ab 时取等号 2几个重要的不等式 (1)a 2b22ab(a，bR)；(2)b a a b2(a，b 同号)；(3)ab ab 2 2(a，bR)； (4)a 2b2 2 ab 2 2(a，bR) 3算术平均数与几何平均数 设 a0，b0，则 a，b 的算术平均数为 ab 2 ，几何平均数为ab，基本不等式可叙述为两个 正数的算术平均数大于或等于它的几何平均数 4利用基本不等式求最值问题 已知 x0，y0，则 (1)如果积 xy 是定值 p，那么当且仅当 xy
2、时，xy 有最小值是 2 p.(简记：积定和最小 ) (2)如果和 xy 是定值 p，那么当且仅当 xy 时，xy 有最大值是 p 2 4 .(简记：和定积最大 ) 一个技巧 运用公式解题时，既要掌握公式的正用，也要注意公式的逆用，例如a2b22ab 逆用就是 aba 2b2 2 ；ab 2 ab(a，b0)逆用就是 ab ab 2 2(a，b0)等还要注意 “添、拆项 ” 技巧和公式等号成立的条件等 两个变形 (1)a 2b2 2 ab 2 2ab(a，bR，当且仅当 ab 时取等号 )； (2) a 2b2 2 ab 2 ab 2 1 a 1 b (a0，b0，当且仅当 ab 时取等号 )
3、 这两个不等式链用处很大，注意掌握它们 三个注意 (1)使用基本不等式求最值，其失误的真正原因是其存在前提“一正、二定、三相等”的忽 数学 视要利用基本不等式求最值，这三个条件缺一不可 (2)在运用基本不等式时，要特别注意“拆”“ 拼”“凑”等技巧，使其满足基本不等式中 “正”“定”“等”的条件 (3)连续使用公式时取等号的条件很严格，要求同时满足任何一次的字母取值存在且一致 应用一：求最值 例 1：求下列函数的值域 （1）y 3x 2 1 2x 2（2）yx 1 x 解题技巧： 技巧一：凑项 例 1：已知 5 4 x，求函数 1 42 45 yx x 的最大值。 技巧二：凑系数 例 1. 当
4、时，求(82 )yxx的最大值。 技巧三： 分离 例 3. 求 2 710 (1) 1 xx yx x 的值域。 。 技巧四：换元 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( ) a f xx x 的单调性。 例：求函数 2 2 5 4 x y x 的值域。 练习求下列函数的最小值，并求取得最小值时，x的值 . （ 1） 2 31 ,(0) xx yx x （2） 1 2,3 3 yxx x (3) 1 2sin,(0,) sin yxx x 2已知01x，求函数(1)yxx的最大值 . ；3 2 0 3 x，求函数(2 3 )yxx的最大值 . 条件求最值 1.
5、 若实数满足2ba，则 ba 33的最小值是 . 变式：若 44 loglog2xy，求 11 xy 的最小值 .并求x,y的值 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0,0xy，且 19 1 xy ，求xy的最小值。 数学 变式：（1）若Ryx,且12yx，求 yx 11 的最小值 (2) 已知Ryxba, 且 1 y b x a ，求yx的最小值 技巧七、已知x，y为正实数，且x 2 y 2 2 1，求x1y 2 的最大值 . 技巧八：已知a，b为正实数， 2baba 30，求函数y 1 ab 的最小值 . 技巧九、取平方 5、已知
6、x，y为正实数， 3x 2y10，求函数W3x2y的最值 . 应用二：利用基本不等式证明不等式 1已知cba,为两两不相等的实数，求证：cabcabcba 222 1）正数a，b，c满足abc1，求证： (1 a)(1 b)(1 c) 8abc 例 6：已知a、b、cR ，且1abc。求证： 111 1118 abc 应用三：基本不等式与恒成立问题 例：已知0,0xy且 19 1 xy ，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) 2 lg(),lg(lg 2 1 ,lglg, 1 ba RbaQbaPba，则RQP,的大小关系是 . 解： （
7、1）y3x 2 1 2x 223x 2 1 2x 26 值域为 6 ，+） （ 2）当x0 时，yx1 x 2x 1 x 2； 当x0 时，yx 1 x = （ x 1 x ） 2x 1 x = 2 值域为（，2 2 ，+） 数学 解：因4 50x ，所以首先要 “调整” 符号， 又 1 (42) 45 x x 不是常数， 所以对4 2x 要进行拆、 凑项， 5 ,540 4 xx ， 11 42543 4554 yxx xx 231 当且仅当 1 54 54 x x ，即 1x 时，上式等号成立，故当 1x 时， max 1y。 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。
8、解析：由知，利用基本不等式求最值，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2(82 )8xx为定值， 故只需将(82 )yxx凑上一个系数即可。 当，即x2 时取等号当x2 时，(82 )yxx的最大值为8。 评注： 本题无法直接运用基本不等式求解，但凑系数后可得到和为定值，从而可利用基本不等式求最大值。 解析一：本题看似无法运用基本不等式，不妨将分子配方凑出含有（x1）的项，再将其分离。 当, 即时, 4 21)59 1 yx x （当且仅当x1 时取“”号） 解析二：本题看似无法运用基本不等式，可先换元，令t=x1，化简原式在分离求最值。 22 (1)7(
9、1 +10544 =5 tttt yt ttt ） 当, 即t=时 , 4 259yt t （当t=2 即x1 时取“”号）。 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。即化为( )(0,0) ( ) A ymg xB AB g x ，g(x) 恒正或恒负的形式，然后运用基本不等式来求最值。 解：令 2 4(2)xt t，则 2 2 5 4 x y x 2 2 11 4(2) 4 xtt t x 因 1 0,1tt t ，但 1 t t 解得1t不在区间2,，故等号不成立，考虑单调性。 因为 1 yt t 在区间1,单调递增，所以在其子区
10、间2,为单调递增函数，故 5 2 y。 所以，所求函数的值域为 5 , 2 。 分析： “和”到“积”是一个缩小的过程，而且 ba 33定值，因此考虑利用均值定理求最小值， 解： ba 33 和都是正数， ba 33632332 baba 当 ba 33时等号成立，由2ba及 ba 33得1ba即当1ba时， ba 33的最小值是6 数学 错解 ： 0,0xy，且 19 1 xy ， 199 2212xyxyxy xyxy 故 min 12xy。 错因：解法中两次连用基本不等式，在2xyxy等号成立条件是xy，在 199 2 xyxy 等号成立 条件是 19 xy 即9yx,取等号的条件的不一
11、致，产生错误。因此，在利用基本不等式处理问题时，列出 等号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。 正解 ： 19 0,0,1xy xy ， 199 1061016 yx xyxy xyxy 当且仅当 9yx xy 时，上式等号成立，又 19 1 xy ，可得4,12xy时， min 16xy。 分析：因条件和结论分别是二次和一次，故采用公式ab a 2 b 2 2 。 同时还应化简1y 2 中y 2 前面的系数为 1 2 ，x1y 2 x2 1y 2 2 2 x 1 2 y 2 2 下面将x， 1 2 y 2 2 分别看成两个因式： x 1 2 y 2 2 x 2 ( 1
12、 2 y 2 2 ) 2 2 x 2 y 2 2 1 2 2 3 4 即x1y 2 2 x 1 2 y 2 2 3 4 2 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。 法一：a 302b b1 ，ab 302b b1 b 2 b 230b b1 由a 0得， 0b15 令tb+1，1t 16，ab 2t 234t 31 t 2（t 16 t ）
13、34t 16 t 2t16 t 8 ab18 y 1 18 当且仅当t 4，即b3，a6 时，等号成立。 法二：由已知得：30aba2ba2b22 ab 30 ab22 ab 令uab则u 22 2 u300， 52 u32 ab32 ，ab18，y 1 18 点评： 本题考查不等式ab ba 2 ）（ Rba,的应用、 不等式的解法及运算能力；如何由已知不等 式230abab）（ Rba,出发求得ab的范围， 关键是寻找到abba与之间的关系， 由此想到不等 式ab ba 2 ）（ Rba,，这样将已知条件转换为含ab的不等式，进而解得ab的范围 . 数学 变式： 1. 已知a0，b0，ab
14、(ab)1，求ab的最小值。 2. 若直角三角形周长为1，求它的面积最大值。 解法一：若利用算术平均与平方平均之间的不等关系， ab 2 a 2 b 2 2 ，本题很简单 3x2y2 （3x） 2（ 2y） 2 2 3x2y25 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。 W0，W 23x2y2 3x2y1023x2y10 (3x ) 2( 2y ) 2 10 (3 x2y) 20 W20 25 变式 : 求函数 15 2152 () 22 yxxx 的最大值。 解析：注意到21x与52x的和为定值。 22 (2152 )4
15、2 (21)(52 )4(21)(52 )8yxxxxxx 又0y，所以022y 当且仅当21x =52x，即 3 2 x时取等号。故 max 2 2y。 评注：本题将解析式两边平方构造出“和为定值”，为利用基本不等式创造了条件。 总之，我们利用基本不等式求最值时，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 极创造条件利用基本不等式。 分析：不等式右边数字8，使我们联想到左边因式分别使用基本不等式可得三个“2”连乘，又 112 1 abcbc aaaa ，可由此变形入手。 解：a、b、cR ，1abc。 112 1 abcbc aaaa 。同理 12 1 ac bb ， 12 1 ab cc 。 上述三个不等式两边均为正，分别相乘，得 111222 1118 bcacab abcabc 。当且仅当 1 3 abc时取等号。 解：令,0,0,xyk xy 19 1 xy ， 99 1. xyxy kxky 109 1 yx kkxky 103 12 kk 。16k，,16m 分析：1ba0lg,0lgba 2 1 Q（pbabalglg)lglg Qabab ba Rlg 2 1 lg) 2 lg(RQP。