第 2 课时 基本不等式的应用—— (教学方式:深化学习课—梯度进阶式教学)
[课时目标]
1.进一步熟练掌握基本不等式,能够通过配凑、变形等利用基本不等式求最值.
2.要灵活应用不等式解决问题,能够利用基本不等式解决实际问题.
题型(一) 利用基本不等式求最值
1.用基本不等式求最值的结论
(1)设x,y为正实数,若xy=P(积P为定值),则当x=y=时,和x+y有最小值为2.
(2)设x,y为正实数,若x+y=S(和S为定值),则当x=y=时,积xy有最大值为.
2.三个关键点:一正、二定、三相等
(1)一正:各项必须为正;
(2)二定:各项之和或各项之积为定值;
(3)三相等:必须验证取等号成立时的条件是否具备.
[例1] (配凑求最值)已知0<x<,求x(1-2x)的最大值.
听课记录:
[例2] (拆裂项求最值)若x>1,求的最小值.
听课记录:
[例3] (常数代换求最值)已知x>0,y>0,且满足+=1,求x+2y的最小值.
听课记录:
[变式拓展]
若把例3的条件“+=1”改为“x+2y=1”,其他条件不变,求+的最小值.
|思|维|建|模|
(1)为了挖掘出题目中“积”或“和”为定值的条件,常常需要根据题设条件采取合理配式、配系数的方法,使得“和”或“积”为定值(如例1).
(2)裂项是指对分子的次数不低于分母的次数的分式进行整式分离——将分式分离为整式与“真分式”的和,再根据分式分母的情况对整式进行拆项,为应用基本不等式求最值创造条件,进而求出最值(如例2).
(3)常数代换法解题的关键是通过代数式的变形,构造和式或积式为定值的式子,然后利用基本不等式求解最值(如例3).
[针对训练]
1.(1)已知x>0,求4x+的最小值;
(2)已知x>0,求2-3x-的最大值;
(3)已知x<,求 4x-2+的最大值.
题型(二) 利用基本不等式解决实际问题
[例4] 小明的爸爸要在家用围栏做一个面积为16 m2的矩形游乐园,当这个矩形的边长为多少时,所用围栏最省,并求所需围栏的长度.
听课记录:
[变式拓展]
如果小明的爸爸只有12 m长的围栏,如何设计,才能使游乐园的面积最大?
|思|维|建|模|
利用基本不等式解决实际问题的步骤
(1)理解题意,设变量,并理解变量的实际意义;
(2)构造定值,利用基本不等式求最值;
(3)检验,检验等号成立的条件是否满足题意;
(4)结论.
[针对训练]
2.某单位用2 160万元购得一块空地,计划在该地块上建造一栋至少10层,每层2 000平方米的楼房.经测算,如果将楼房建为x(x≥10)层,则每平方米的平均建筑费用为560+48x(单位:元).为了使楼房每平方米的平均综合费用最少,该楼房应建为多少层?
题型(三) 基本不等式的综合应用
[例5] (1)已知4x+(x>0, a>0)在x=3时取得最小值,求a的值.
(2)若不等式9x+≥a+1(常数a>0)对一切正实数x成立,求a的取值范围.
听课记录:
|思|维|建|模|
含参数不等式的求解策略
(1)观察题目特点,利用基本不等式确定相关成立条件,从而得参数的值或取值范围.
(2)在处理含参数的不等式恒成立问题时,往往将已知不等式看作关于参数的不等式,体现了主元与次元的转化.
[针对训练]
3.已知正实数a,b满足+=m,若·的最小值为4,则实数m的取值范围是( )
A.{2} B.{m|m≥2}
C.{m|00}
4.已知a>0,b>0,若+≥恒成立,则m的取值范围是________.
2.2.2 基本不等式的应用
[题型(一)]
[例1] 解:∵0<x<,∴1-2x>0,
∴x(1-2x)=·2x·(1-2x)≤2=,
当且仅当2x=1-2x,即x=时,等号成立,
∴x(1-2x)的最大值为.
[例2] 解:由x>1,知x-1>0.
所以==x+1+=x-1++2≥2+2=4,
当且仅当=x-1,即x=2时,等号成立.
所以当x=2时,取得最小值4.
[例3] 解:因为x>0,y>0,+=1,
所以x+2y=(x+2y)=8+++2=10++≥10+2=18,
当且仅当=,即x=12,y=3时,等号成立,所以x+2y的最小值为18.
[变式拓展]
解:因为x>0,y>0,所以+=(x+2y)·=8+++2=10++≥10+2=18,当且仅当=,x+2y=1,即x=,y=时,等号成立,所以+的最小值为18.
[针对训练]
1.解:(1)因为x>0,故4x+≥2=4,当且仅当4x=,即x=时,等号成立.故4x+的最小值为4.
(2)因为x>0,故2-3x-=2-≤2-2=2-4,当且仅当3x=,即x=时,等号成立,故2-3x-的最大值为2-4.
(3)因为x<,所以5-4x>0.
所以4x-2+=-+3≤-2+3=1,
当且仅当5-4x=,即x=1时,上式等号成立.
故当x=1时,4x-2+的最大值为1.
[题型(二)]
[例4] 解:设矩形围栏相邻两条边长分别为x m,y m,围栏的长度为2(x+y) m.
法一 由已知xy=16,由≥,
可知x+y≥2=8,所以2(x+y)≥16,
当且仅当x=y=4时,等号成立,
因此,当这个矩形游乐园是边长为4 m的正方形时,所用围栏最省,所需围栏的长度为16 m.
法二 由已知xy=16,得y=.
所以2(x+y)=2≥2×2=16.当且仅当x=y=4时,等号成立,因此,当这个矩形游乐园是边长为4 m的正方形时,所用围栏最省,所需围栏的长度为16 m.
[变式拓展]
解:由已知得2(x+y)=12,故x+y=6,面积为xy,由≤==3,
或=≤=3,
可得xy≤9,当且仅当x=y=3时,等号成立.
因此,当游乐园是边长为3 m的正方形时,面积最大,最大面积为9 m2.
[针对训练]
2.解:设将楼房建为x层,则每平方米的平均购地费用为=.
∴每平方米的平均综合费用为560+48x+=560+48.
当x+取最小值时,y有最小值.
∵x≥10,∴x+≥2=30.
当且仅当x=,即x=15时,上式等号成立.
∴当x=15时,y有最小值2 000元.
因此该楼房建为15层时,每平方米的平均综合费用最少.
[题型(三)]
[例5] 解:(1)∵x>0,a>0,
∴4x+≥2=4.
当且仅当4x=,即4x2=a时4x+取得最小值,又∵x=3,∴a=4×32=36.
(2)常数a>0,若9x+≥a+1对一切正实数x成立,则a+1≤min,又9x+≥6a,当且仅当9x=,即x=时,等号成立.故必有6a≥a+1,解得a≥.
所以a的取值范围为.
[针对训练]
3.选B 因为a,b为正实数,·=ab++2≥2+2=4,
当且仅当ab=,即ab=1时等号成立,此时有b=,又因为+=m,所以a+=m,由基本不等式可知a+≥2(当且仅当a=1时等号成立),所以m≥2.
4.解析:根据题意,a>0,b>0,+≥恒成立等价于(a+3b)≥m恒成立.所以(a+3b)=3+++3=6++≥6+2=12,当且仅当=,即a=3b时等号成立,所以m≤12.
答案:{m|m≤12}(共56张PPT)
基本不等式的应用
(教学方式:深化学习课—梯度进阶式教学)
2.2.2
课时目标
1.进一步熟练掌握基本不等式,能够通过配凑、变形等利用基本不等式求最值.
2.要灵活应用不等式解决问题,能够利用基本不等式解决实际问题.
CONTENTS
目录
1
2
3
题型(一) 利用基本不等式求最值
题型(二) 利用基本不等式解决实际问题
题型(三) 基本不等式的综合应用
4
课时跟踪检测
题型(一) 利用基本不等式求最值
2.三个关键点:一正、二定、三相等
(1)一正:各项必须为正;
(2)二定:各项之和或各项之积为定值;
(3)三相等:必须验证取等号成立时的条件是否具备.
|思|维|建|模|
(1)为了挖掘出题目中“积”或“和”为定值的条件,常常需要根据题设条件采取合理配式、配系数的方法,使得“和”或“积”为定值(如例1).
(2)裂项是指对分子的次数不低于分母的次数的分式进行整式分离——将分式分离为整式与“真分式”的和,再根据分式分母的情况对整式进行拆项,为应用基本不等式求最值创造条件,进而求出最值(如例2).
(3)常数代换法解题的关键是通过代数式的变形,构造和式或积式为定值的式子,然后利用基本不等式求解最值(如例3).
针对训练
[例4] 小明的爸爸要在家用围栏做一个面积为16 m2的矩形游乐园,当这个矩形的边长为多少时,所用围栏最省,并求所需围栏的长度.
解:设矩形围栏相邻两条边长分别为x m,y m,围栏的长度为2(x+y) m.
题型(二) 利用基本不等式解决实际问题
[变式拓展]
如果小明的爸爸只有12 m长的围栏,如何设计,才能使游乐园的面积最大?
|思|维|建|模|
利用基本不等式解决实际问题的步骤
(1)理解题意,设变量,并理解变量的实际意义;
(2)构造定值,利用基本不等式求最值;
(3)检验,检验等号成立的条件是否满足题意;
(4)结论.
2.某单位用2 160万元购得一块空地,计划在该地块上建造一栋至少10层,每层2 000平方米的楼房.经测算,如果将楼房建为x(x≥10)层,则每平方米的平均建筑费用为560+48x(单位:元).为了使楼房每平方米的平均综合费用最少,该楼房应建为多少层?
针对训练
题型(三) 基本不等式的综合应用
|思|维|建|模|
含参数不等式的求解策略
(1)观察题目特点,利用基本不等式确定相关成立条件,从而得参数的值或取值范围.
(2)在处理含参数的不等式恒成立问题时,往往将已知不等式看作关于参数的不等式,体现了主元与次元的转化.
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{m|m≤12}
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6.已知01
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7.矩形的长为a,宽为b,且面积为64,则矩形周长的最小值为_______.
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(1)试写出经过观测点A的每辆车之间的时间间隔T与速度v的函数关系式;
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(2)问v为多少时,经过观测点A的车流量(即单位时间通过的汽车数量)最大?
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13.已知正数x,y满足(x-2)(y-1)=2,若不等式x+2y>m恒成立,则实数m的取值范围是__________.
{m|m<8}
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15.(14分)已知正实数x,y满足x+y=4.
(1)是否存在正实数x,y,使得xy=5?若存在,求出x,y的值;若不存在,请说明理由.
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2课时跟踪检测(十三) 基本不等式的应用
(满分100分,A级选填小题每题5分,B级选填小题每题6分)
A级——达标评价
1.下列各式最小值为2的是( )
A.y=t+(t>1) B.y=+
C.y=t+(t>1) D.y=t++1(t>0)
2.若(x>1)在x=t处取得最小值,则t等于( )
A.1+ B.2
C.3 D.4
3.若x∈R,则3x2+的最小值是( )
A.3-3 B.3
C.6 D.6-3
4.已知a>0,b>0,a+b=+,则+的最小值为( )
A.4 B.2
C.8 D.16
5.已知正实数a,b满足a+b=2,则+的最大值为( )
A.2 B.4
C.4 D.16
6.已知07.矩形的长为a,宽为b,且面积为64,则矩形周长的最小值为________.
8.中国宋代的数学家秦九韶曾提出“三斜求积术”,即假设在平面内有一个三角形,边长分别为a,b,c,三角形的面积S可由公式S=求得,其中p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a+b=5,c=3,则此三角形面积的最大值为______.
9.(10分)已知x>0,y>0,+=1.
(1)求xy的最小值;
(2)求+的最小值.
10.(12分)如图,汽车行驶时,由于惯性作用,刹车后还要向前滑行一段距离才能停住,我们把这段距离叫做“刹车距离”.在某公路上,“刹车距离”s(米)与汽车车速v(米/秒)之间有经验公式:s=v2+v.为保证安全行驶,要求在这条公路上行驶着的两车之间保持的“安全距离”为“刹车距离”再加25米.现假设行驶在这条公路上的汽车的平均身长5米,每辆车均以相同的速度v行驶,并且每两辆车之间的间隔均是“安全距离”.
(1)试写出经过观测点A的每辆车之间的时间间隔T与速度v的函数关系式;
(2)问v为多少时,经过观测点A的车流量(即单位时间通过的汽车数量)最大?
B级——重点培优
11.最早发现勾股定理的人应是我国西周时期的数学家商高,根据记载,商高曾经和周公讨论过这个定理的有关问题.如果一个直角三角形的斜边长等于2,则当这个直角三角形周长取最大值时,其面积为( )
A. B.1
C.2 D.6
12.(多选)三元均值不等式:“当a,b,c均为正实数时,≥ ,即三个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数,当且仅当a=b=c时等号成立”.利用上面结论,则下列不等式成立的是( )
A.若x>0,则x2+≥3
B.若0C.若x>0,则2x+≥3
D.若013.已知正数x,y满足(x-2)(y-1)=2,若不等式x+2y>m恒成立,则实数m的取值范围是________.
14.设自变量x对应的因变量为y,在满足对任意的x,不等式y≤M都成立的所有常数M中,将M的最小值叫做y的上确界.若a,b为正实数,且a+b=1,则--的上确界为__________.
15.(14分)已知正实数x,y满足x+y=4.
(1)是否存在正实数x,y,使得xy=5?若存在,求出x,y的值;若不存在,请说明理由.
(2)求证:+≥,并说明等号成立的条件.
课时跟踪检测(十三)
1.选B 对于A,y=t+≥2,当且仅当t=1时,等号成立;对于B,y=+≥2,当且仅当t=1时,等号成立;对于C,y=t+=t-1++1≥3;对于D,y=t++1≥3.
2.选B =x+=x-1++1≥2+1=3,当且仅当x-1=,即x=2时,等号成立,故t=2.
3.选D 3(x2+1)+-3≥2-3=2-3=6-3,当且仅当x2=-1时,等号成立,故选D.
4.选B 由a+b=+=,得ab=1,则+≥2=2,当且仅当=时,等号成立.
5.选A 因为(+)2=(a+1)+(b+1)+2·≤(a+1)+(b+1)+(a+1)+(b+1)=2(a+b+2)=8,当且仅当a=b=1时,等号成立,所以+的最大值为2.
6.解析:因为00,所以x(1-x)≤2=2=,当且仅当x=1-x,即x=时,等号成立,即当x=时,x(1-x)取得最大值.
答案:
7.解析:由题意,矩形的长为a,宽为b,且面积为64,即ab=64,所以矩形的周长为2a+2b=2a+≥2=32,当且仅当a=8时,等号成立,即矩形周长的最小值为32.
答案:32
8.解析:因为a+b=5,c=3,所以p===4,故S==2=2=2,因为ab≤=,当且仅当a=b=时,等号成立,故S=2≤2× =3.
答案:3
9.解:(1)因为+=1.所以xy=8y+2x,
又x>0,y>0,所以由基本不等式得xy=8y+2x≥2=8,
当且仅当即当x=16,y=4时,等号成立,解不等式得xy≥64,所以当且仅当x=16,y=4时,xy有最小值64.
(2)因为x>0,y>0,+=1,所以有x=>0,且y-2>0,所以+=+=+,由基本不等式得+=+≥2=1,当且仅当即x=16,y=4时,等号成立,所以当且仅当x=16,y=4时,+有最小值1.
10.解:(1)T===++.
(2)经过A点的车流量最大,即每辆车之间的时间间隔T最小.
∵T=++≥2+=,当且仅当=,即v=20时取等号.
∴当v=20米/秒时,经过观测点A的车流量最大.
11.选C 设该直角三角形的斜边为c=2,直角边为a,b,则a2+b2=c2=8.因为2ab≤a2+b2,所以a2+b2+2ab≤2(a2+b2),即(a+b)2≤16,当且仅当a=b,且a2+b2=8,即a=b=2时,等号成立.因为a>0,b>0,所以a+b≤4,所以a+b的最大值为4.该直角三角形周长为a+b+c≤4+2.故这个直角三角形周长取最大值4+2时,a=b=2,此时三角形的面积为×2×2=2.
12.选AC 因为x>0,x2+=x2++≥3=3,当且仅当x2=时,即当x=1时,等号成立,A正确;因为00,则2x+=x+x+≥3=3,当且仅当x=时,即当x=1时,等号成立,C正确;因为013.解析:因为x>0,y>0,则(x-2)(y-1)=xy-(x+2y)+2=2,所以x+2y=xy,
所以+=1.
所以x+2y=(x+2y)=4++≥4+2=8,
当且仅当=时,即x=4,y=2时,等号成立.又x+2y>m恒成立,所以m<8.
答案:{m|m<8}
14.解析:因为a,b为正实数,且a+b=1,所以+=·(a+b)=+≥+2=,当且仅当b=2a,即a=,b=时,等号成立,因此有--≤-,即--的上确界为-.
答案:-
15.解:(1)不存在.因为正实数x,y满足x+y=4,所以4=x+y≥2,所以xy≤4.
故不存在正实数x,y,使得xy=5.
(2)证明:由x+y=4,得x+1+y+2=7.
又因为x,y都是正实数,
所以+=[(x+1)+(y+2)]·=≥=,
当且仅当=时,等号成立,
又因为x+y=4,
所以当且仅当x=,y=时,等号成立.