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第二章 一元二次函数、方程和不等式
2.2 基本不等式
第1课时 基本不等式
2002年在北京召开的第24届国际数学家大会的会标如图所示,会标是根据中国古代数学家赵爽的弦图设计的,颜色的明暗使它看上去像一个风车,代表中国人民热情好客.根据上节的内容我们可得出 ,当且仅当 时等号成立.
预学忆思
新知生成
新知一 基本不等式的定义
, ____,有 ,当且仅当________时,等号成立.
特别地,如果 , ,我们用 , 分别代替上式中的 , ,可得 ,当且仅当 时,等号成立.
通常称 为基本不等式.其中, 叫做正数 , 的算术平均数, 叫做正数 , 的几何平均数.
基本不等式表明:两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数.
自主思考1. 基本不等式怎样证明?
____________________________
利用几何意义证明
如图AB是圆的直径,点C是AB上一点,AC=a,BC=b,
过点C作垂直于AB的弦DE,连接AD,BD,
由于CD小于或等于圆的半径,
几何意义:圆的半径不小于圆内半弦长
你能用这个图得出基本不等式的几何解释吗
探究点一 对基本不等式的理解
例1
(2)不等式 中等号成立的条件是( @1@ )
A. B. C. D.
A
[解析] 由基本不等式的定义得, .故选A.
(1) 已知 , ,则下列不等式一定成立的是( @1@ )
A. B. C. D.
D
例2 已知 ,求 的最小值.
探究点二 利用基本不等式求最值
例3 已知 , 都是正数,求证:
(1)如果积 等于定值 ,那么当 时,和 有最小值
(2)如果和 等于定值 ,那么当 时,积 有最大值
新知二 两个重要结论
已知 , 都是正数,
(1)如果积 等于定值 ,那么当 时,和 有最小值_ ______.
(2)如果和 等于定值 ,那么当 时,积 有最大值_ _____.
和定积最大,积定和最小
自主思考2. 当 时,你能求出 的最小值吗?
________________________________________________________________________________________________
提示:当 时, 当且仅当 ,即 时,等号成立 ,故 的最小值是4.
基本不等式求最值的三个条件:
1.一正:符合基本不等式 成立的前提条件为 , .
2.二定:不等式的一边转换为定值.
3.三相等:必须存在取等号的条件,即等号成立.
以上三点缺一不可.
迁移应用1. (1)若x>0,求
(2)已知,求
(3)已知正实数满足 +b= ,则 的最小值是( @21@ )
A. B. C. D.
D
探究点三 利用基本不等式证明不等式
精讲精练
例4 已知 , , 都是正数,求证: ;
证明 易得 (当且仅当 时,等号成立), (当且仅当 时,等号成立), (当且仅当 时,等号成立),
三式相加得, ,
即 (当且仅当 时,等号成立).
解题感悟 利用基本不等式证明不等式的策略与注意事项
(1)策略:从已知条件出发,借助不等式的性质和有关定理,经过逻辑推理,最后转化为所证明的问题,其特征是以“已知”看“可知”,逐步推向“未知”.
(2)注意事项:
①多次使用基本不等式时,要注意等号能否成立;
②累加法是不等式证明中的一种常用方法,证明不等式时注意使用;
③对不能直接使用基本不等式的证明问题可重新组合,创设使用基本不等式的条件再使用.
迁移应用2. 已知 , , 都是正数,求证: ;
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1. 已知 , ,且 ,那么 的最小值是( @21@ )
A. B. C. D.
C
[解析] 因为 , ,所以 ,故选C.
2. 不等式 成立的前提条件为________.
3. 若 , ,则 ____ (填“>”“<”“≥”或“≤”).
≥
[解析] , , 当且仅当 ,即 时,等号成立 , (当且仅当 时,等号成立),
.
4. 中国南宋大数学家秦九韶提出了“三斜求积术”,即已知三角形的三条边长分别为 、 、 ,则三角形的面积 可由公式 求得,其中 为三角形周长的一半,这个公式也被称为海伦-秦九韶公式,现有一个三角形的边长满足 , ,则此三角形面积的最大值为_____.
12
[解析] 由已知可得 ,
所以 .
当且仅当 时,等号成立.故该三角形面积的最大值为12.