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2024高考数学一轮总复习(导与练)第一章 第4节(基本不等式)课时作业
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第4节 基本不等式
[选题明细表]
知识点、方法 | 题号 |
利用基本不等式求最值 | 1,2,3,5,6,7,9,12 |
基本不等式的应用 | 4,8,10,11,13,14,15 |
1.当x>1时,f(x)=的最大值为( A )
A. B.
C.1 D.2
解析:因为x>1,故f(x)==≤=,当且仅当x=,即x=2时,取等号,故f(x)=的最大值为.
2.已知a,b为互不相等的正实数,则下列四个式子中最大的是( B )
A. B.+
C. D.
解析:因为a,b为互不相等的正实数,
所以+>,
<=<,
<=<,
所以最大的是+.
3.(2023·重庆模拟)已知x>2,y>1,(x-2)(y-1)=4,则x+y的最小值是( C )
A.1 B.4
C.7 D.3+
解析:因为x>2,y>1,(x-2)(y-1)=4,
所以x+y=(x-2)+(y-1)+3≥2+3=7,
当且仅当时,等号成立.
4.已知x>0,y>0,且x+2y=1,若不等式+≥m2+7m恒成立,则实数m的取值范围是( A )
A.-8≤m≤1
B.m≤-8或m≥1
C.-1≤m≤8
D.m≤-1或m≥8
解析:因为x>0,y>0,x+2y=1,所以+=(x+2y)·(+)=++4≥4+
2=8(当=,即x=2y=时,取等号),因为不等式+≥m2+7m恒成立,所以m2+7m≤8,解得-8≤m≤1.
5.若0<x<2,则x的最大值为 .
解析:因为0<x<2,
所以x=≤=2,
当且仅当x2=4-x2,即x=时,取“=”.
答案:2
6.(2020·江苏卷)已知5x2y2+y4=1(x,y∈R),则x2+y2的最小值是
.
解析:法一 由5x2y2+y4=1得x2=-,
则x2+y2=+≥2=,当且仅当=,即y2=时,取等号,则x2+y2的最小值是.
法二 4=(5x2+y2)·4y2≤[]2=(x2+y2)2,
则x2+y2≥,当且仅当5x2+y2=4y2=2,
即x2=,y2=时,取等号,则x2+y2的最小值是.
答案:
7.已知a>b>0,当4a++取到最小值时,a= .
解析:因为a>b>0,
所以2a+b>0,2a-b>0,
所以4a++=(2a+b)+++(2a-b)≥2+
2=4+2=6,
当且仅当即即a=,b=时,等号成立.
答案:
8.已知函数f(x)=(a∈R),若对于任意的x∈N*,f(x)≥3恒成立,则a的取值范围是 .
解析:因为对任意x∈N*,f(x)≥3,即≥3恒成立,即a≥-(x+)+3.设g(x)=x+,x∈N*,则g(x)=x+≥4,当且仅当x=2时,等号成立,又g(2)=6,g(3)=,g(2)>g(3),所以g(x)min=.所以-(x+)+3≤-,所以a≥-,故a的取值范围是[-,+∞).
答案:[-,+∞)
9.(1)若直线2mx-ny-2=0(m>0,n>0)过点(1,-2),求+的最小值;
(2)已知x>0,y>0,x+3y+xy=9,求x+3y的最小值.
解:(1)因为直线2mx-ny-2=0(m>0,n>0)过点(1,-2),所以2m+2n-2=0,即m+n=1,
所以+=(+)(m+n)=3++≥3+2,
当且仅当=,即n=m时,取等号,
所以+的最小值为3+2.
(2)法一(换元消元法) 由已知得x+3y=9-xy,因为x>0,y>0,所以x+3y≥2,
所以3xy≤()2,
当且仅当x=3y,即x=3,y=1时,取等号,
所以x+3y+()2≥9,
即(x+3y)2+12(x+3y)-108≥0,
令x+3y=t,则t>0且t2+12t-108≥0,
解得t≥6,即x+3y的最小值为6.
法二(代入消元法) 由x+3y+xy=9,
得x=,
所以x+3y=+3y====3(1+y)+
-6≥2-6=12-6=6,
当且仅当3(1+y)=,
即x=3,y=1时,等号成立,
所以x+3y的最小值为6.
10.(2022·山东潍坊二模)已知正实数a,b满足a2+2ab+4b2=6,则a+2b的最大值为( B )
A.2 B.2
C. D.2
解析:令t=a+2b,则t2=a2+4ab+4b2=6+2ab.
又因为6-2ab=a2+4b2≥2=4ab(当且仅当a=2b时,取等号)
所以ab≤1,所以6+2ab≤8,
所以t2≤8,
又t>0,所以0<t≤2.
11.(2022·广东佛山模拟)已知正数x,y满足x++y+=5,则x+y的最小值与最大值的和为( B )
A.6 B.5 C.4 D.3
解析:因为xy≤()2,当且仅当x=y时,取等号,
所以≥,
所以≥,
又x++y+=5=x+y+,
所以x+y+≤5,
即(x+y)2-5(x+y)+4≤0,
解得1≤x+y≤4.
所以x+y的最大值与最小值的和为5.
12.写出一个关于a与b的等式,使+是一个变量,且它的最小值为16,则该等式为 .
解析:该等式可为a2+b2=1,下面证明该等式符合条件.
+=(+)(a2+b2)=1+9++≥10+2=16,当且仅当b2=3a2时,取等号,所以+是一个变量,且它的最小值为16.
答案:a2+b2=1(答案不唯一)
13.某市计划建立一个文化产业园区,计划在等腰三角形OAB的空地上修建一个占地面积为S m2的矩形文化园展厅CDEF,如图,点C,D在底边AB上,E,F分别在腰OB,OA上,已知OA=OB=30 m,AB=30 m,OE=
x m,x∈[14,20].
(1)试用x表示S,并求S的取值范围;
(2)若矩形展厅CDEF每平方米的造价为,绿化区(题图中阴影部分)每平方米的造价为(k为正常数),求总造价W关于S的函数W=f(S),并求当OE为何值时总造价W最低.
解:(1)由题意得,△OAB为等腰直角三角形,
则EF=x,DE=(30-x),
所以S=x(30-x)=-(x-15)2+225,
因为x∈[14,20],所以S∈[200,225].
故S=-(x-15)2+225,S∈[200,225].
(2)由题意得,矩形展厅的造价为·S,绿化区(图中阴影部分)的造价为·(450-S),
所以W=·S+·(450-S)=25k(+)≥300k,当且仅当S=12×18=x(30-x),即x=18时,等号成立,
所以W=f(S)=25k(+),当OE为18 m时,总造价W最低.
14.证明下列各题:已知a,b,c为正数.
(1)若abc=1,求证:a+b+c≤++;
(2)若a+b+c=9,求证:++≥1.
证明:(1)由条件abc=1得+≥=2c,
当且仅当a=b时,等号成立,
+≥=2a,当且仅当b=c时,等号成立,
+≥=2b,当且仅当c=a时,等号成立,
以上三个不等式相加可得2(++)≥2(a+b+c),
当且仅当a=b=c时,等号成立,
因此a+b+c≤++.
(2)(a+b+c)(++)=3+(+)+(+)+(+),
因为a,b,c为正数,
所以(a+b+c)(++)≥3+2+2+2=3+2+2+2=9,
当且仅当a=b=c=3时,取等号,
所以++≥1.
15.已知二次函数y=ax2+bx+c(a,b,c均为正数)过点(1,1),最小值为0,则ac的最大值为 ,实数λ满足1-b=λ,则λ的取值范围为 .
解析:因为二次函数y=ax2+bx+c(a,b,c均为正数)过点(1,1),
所以a+b+c=1(a>0,b>0,c>0),因为开口向上且最小值为0,
所以Δ=b2-4ac=0.
所以b=2,
所以a+b+c=a+2+c=1.
因为a+c≥2,所以1=a+c+2≥4(当且仅当a=c时,取等号),
结合a+2+c=1可知当a=c=时,等号成立,
所以≤,即ac≤,当且仅当a=c=时,等号成立,所以ac的最大值为.因为a+2+c=1,所以(+)2=1,
所以=1-.
因为λ=1-b=a+c=a+(1-)2=2a-2+1,
所以λ=2-2+=2+-2.
因为a+c=2a-2+1=1-b<1,
即2a-2<0,
所以a-<0,
所以a-=(-1)<0,
所以0<<1,所以0<a<1.
所以λ≥2-2=2-2,当且仅当2=,即a=时,等号
成立.
所以λ≥2-2.
答案: [2-2,+∞)
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