不等式是高中數學的重要知識點,也是比較令人頭疼的考點。這篇文章梳理以下基本知識點和常用解題技巧。不等式主要有3類:
(1)均值不等式
(2)柯西不等式
(3)權方和不等式
均值不等式是基礎,柯西不等式是進階,權方和不等式是昇華。這篇文章先從基本的
均值不等式
講起。
一、均值不等式的基本形式
以上不等式,當且僅當a = b時取等號。第三個不等式鏈條從左到右依次是調和平均數≤幾何平均數≤算數平均數≤平方平均數。
上述不等式均可以向多維變數進行擴充套件。
不等式應用時要注意
七字真言
:一“正”、二“定”、三“相等”,即變數是正數,和或積為定值時才能取等號。
二、均值不等式解題技巧
配湊法,透過配項或調係數,達到定和或定積的條件,進而運用均值不等式
例1 求函式
的最小值。
分析:函式是和的形式,但積不是定值,需要配湊。
解:
當且僅當
,即
時取等號。所以y的最小值是
。
習題1:若函式
()(答案:3)
習題2:已知
,求
的最小值。(答案:8)
⭐習題3:求
的最大值。(答案:
)
2。分裂法,通等式變形構造出均值不等式的應用條件。
例2 設x>-1,求函式
的最小值。
解:由x+1>0可得
當且僅當
,即x=1時取等號,所以y的最小值為9。
習題4:已知
,求
的最大值。(答案:-4)
習題5:已知
,求
的最小值。(答案:3/2)
3。妙用常數
例3 已知
,求x+y的最小值。
解:
當且僅當
時取等號,所以x+y的最小值為
。
例4 已知正數
解:
當且僅當
,即
時取等號。
在配用常數時,一定要注意
化齊次
,看下面這個例題。
例5 已知正實數
此處直接乘(x+y)是做不下去的,會出現非齊次項。事實上,原式中x/y已經是其次項,處理中避開該項即可。易求得答案
。
習題6:已知
(答案:
)
習題7:已知
(答案:
)
習題8:已知正數
(答案:36)
4。待定係數法,難以直接確定配湊項的,可以用待定係數法確定拼湊項
例6 已知實數
,求x+y的最小值。
解:設
,求得
利用常數易求最小值為
。
5。消元法
例7 已知正實數
解:由
可得
,所以
。
習題9:已知正實數
(答案:25)
6。同時出現x+y和xy,求哪個則保留哪個
例8 已知正實數
解:
,當且僅當x=y時取等號。
令
,則
同理,求xy的最值時保留xy
,,當且僅當x=y時取等號。
令
,
習題10:已知正實數
(答案:
)
7。齊次化法
在前面妙用常數法的時候講到要注意齊次問題,實際上對於已經齊次的式子,可以設法降次處理。
例9 若不等式
對滿足
恆成立,求實數c的最大值。
解:由題意知
恆成立,右側是齊次式,設
=
當且僅當
時取等號。
因此c的最大值為
習題11:已知
(答案:
)
習題12:若
(答案:
)
8。關於輪換對稱式
例10 已知正實數
分析:容易發現關於a,b,c的不等式是輪換對稱式,等號成立的條件是a=b=c=1/3。因此應拼湊
證:
三式相加即可得證。
例11 已知正實數a,b,c,求證
分析:易知輪換對稱式在a=b=c時取等號,此時有
,應構造
使得
取等號,求得
證:
,同理
,
三式相加即可得證,當且僅當a=b=c時取等號。
最後,看一道2022年數學高考真題。
【2022 全國卷】已知a,b,c均為正實數,
,證明:
(1)
;
(2)若
,求證
標準答案採用柯西不等式,其實使用均值不等式也可以做。
證明:(1)
當且僅當a=b=2c時取等號。
∵a,b,c是正數,∴
。
(2)若b=2c,
,當且僅當a=b=2c時取等號。
三、總結
1。牢記均值不等式的前提條件:一正、二定、三相等,在多個不等號串聯的情形下尤其要主義取等條件。
2。需要掌握一定的變形技巧,創造條件應用不等式。