基本不等式及其應(yīng)用

摘 要： 基本不等式在高中數(shù)學(xué)中具有極其重要的地位，從知識(shí)體系角度說(shuō)，基本不等式不僅本身就是一個(gè)重要的數(shù)學(xué)知識(shí)模塊，而且能與高中數(shù)學(xué)多個(gè)分支知識(shí)進(jìn)行融合；從思維能力角度說(shuō)，基本不等式是創(chuàng)造性與嚴(yán)謹(jǐn)性的有機(jī)結(jié)合、發(fā)散性思維與收斂性思維的辯證統(tǒng)一.本文從基本不等式的三個(gè)限制條件――“一正，二定，三等”入手，結(jié)合典型例題，探究基本不等式的運(yùn)用，讓學(xué)生充分經(jīng)歷知識(shí)的形成過(guò)程，從而形成自己對(duì)重難點(diǎn)的突破策略，培養(yǎng)學(xué)生的歸納、總結(jié)能力. 　　關(guān)鍵詞： 基本不等式 限制條件 最值 應(yīng)用 　　 　　一、主干知識(shí) 　　1.基本不等式：≤或a+b≥2. 　�。�1）基本不等式成立條件：a＞0，b＞0; 　�。�2）等號(hào)成立的條件：當(dāng)且僅當(dāng)a=b時(shí)取等號(hào). 　　2.基本不等式的拓展：ab≤（），其中a，b∈R. 　　二、深入探究，加強(qiáng)理解 　　問(wèn)題：設(shè)x＞0，求函數(shù)y=x+的最小值. 　　解析：∵x＞0“一正” 　　∴x+≥2=2“二定” 　　當(dāng)且僅當(dāng)x=，即x=1時(shí)，等號(hào)成立.“三等” 　　故函數(shù)y=x+的最小值為2. 　　點(diǎn)評(píng)：在應(yīng)用基本不等式時(shí)，要把握三個(gè)限制條件，即“一正――各項(xiàng)都是正數(shù)；二定――和或積為定值；三相等――等號(hào)能取得”，這三個(gè)條件缺一不可． 　　探究1：設(shè)x＜0，求函數(shù)y=x+的最大值. 　　解析：∵x＜0，∴-x＞0， 　　∴x+=-（-x+）≤-2=-2， 　　當(dāng)且僅當(dāng)-x=，即x=-1時(shí)，等號(hào)成立. 　　故函數(shù)y=x+的最大值為-2. 　　變式：設(shè)x≠0，求函數(shù)y=x+的值域. 　　解析：∵x≠0，∴|x|＞0， 　　∴|x+|=|x|+≥2=2， 　　當(dāng)且僅當(dāng)|x|=，即x=±1時(shí)，等號(hào)成立. 　　∴|y|≥2，∴y≤-2或y≥2，即函數(shù)y=x+的值域?yàn)椋?∞，-2］∪［２，＋∞）. 　　另解：用分類(lèi)討論的方法（x≠0，分x＞0和x＜0兩種情況）. 　　點(diǎn)評(píng)：培養(yǎng)學(xué)生等價(jià)轉(zhuǎn)化的思想，如何創(chuàng)造條件滿足“一正――各項(xiàng)都是正數(shù)”. 　　探究2：設(shè)a＞1，求a+的最小值. 　　解析：∵a＞1，∴a-1＞0， 　　∴a+=a-1++1≥2+1=3， 　　當(dāng)且僅當(dāng)a-1=，即a=2時(shí)，等號(hào)成立. 　　故a+的最小值為3. 　　變式：設(shè)0＜a＜1，求的最大值. 　　解析：∵0＜a＜1，∴1-a＞0， 　　∴=?≤?=， 　　當(dāng)且僅當(dāng)a=1-a，即a=時(shí)，等號(hào)成立. 　　故的最大值為. 　　點(diǎn)評(píng)：運(yùn)用基本不等式求最值的焦點(diǎn)在于湊配“和”與“積”，即滿足“二定――和或積為定值”，并且在湊配過(guò)程中就應(yīng)考慮到等號(hào)成立的條件. 　　探究3：設(shè)t≥2，求t+的最小值. 　　分析：本題不滿足限制條件：“三相等――等號(hào)能取得”，故不能用基本不等式. 　　解：由雙鉤函數(shù)y=t+的圖像及性質(zhì)，易知函數(shù)y在［2，+∞）上是增函數(shù)， 　　當(dāng)t=2時(shí)，t+的最小值為2. 　　變式：已知x＞0，y＞0，且x+y=1，求+的最小值. 　　錯(cuò)解：由已知，1=x+y≥2?圯≤?圯≥2 　　∴+≥2=≥8 　　∴+的最小值8. 　　錯(cuò)因：多次用到基本不等式，能否取等號(hào)，當(dāng)且僅當(dāng)x=y，=，又x+y=1，但x，y無(wú)解. 　　正解：∵x＞0，y＞0， 　　∴+=（+）（x+y）=7++≥7+2=7+4 　　當(dāng)且僅當(dāng)=又x+y=1，即x=2-3，y=4-2時(shí)，等號(hào)成立. 　　故+的最小值為7+4. 　　知識(shí)遷移：已知0＜x＜1，求+的最小值. 　　解析：∵0＜x＜1，∴1-x＞0， 　　∴+=（+）?（x+1-x）=7++≥7+4， 　　當(dāng)且僅當(dāng)=，即x=2-3時(shí)，等號(hào)成立. 　　故+的最小值為7+4. 　　點(diǎn)評(píng)：運(yùn)用基本不等式求最值時(shí)，應(yīng)考慮到等號(hào)成立的條件.有些題目在拼湊過(guò)程中，注意通過(guò)“1”變換或添項(xiàng)進(jìn)行拼湊，使分母能約去或分子能降次. 　　三、高考回放 　　A組 　　1.（2009年湖南高考10）若x＞0，則x+的最小值為?搖 ?搖. 　　2.（2010年重慶高考12） 已知t＞0，則函數(shù)y=的最小值為?搖 ?搖. 　　3.（2011年重慶高考7）若函數(shù)f（x）=x+（x＞2）在x=a處取最小值，則a=（ ） 　　A.1+ B.1+ C.3 D.4 　　A組命題意圖：主要考查靈活應(yīng)用基本不等式求最值的知識(shí)，解決此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，一定要注意“一正二定三等”，三者缺一不可. 　　B組 　　1.（2009年重慶高考7）已知a＞0，b＞0，則++2的最小值是（ ） 　　A.2 B.2 C.4 D.5 　　2.（2010年四川高考11）設(shè)a＞b＞0，則a++的最小值是（ ） 　　A.1 B.2 C.3 D.4 　　3.（2011年天津高考12）已知loga+logb≥1，則3+9的最小值為_(kāi)__________. 　　B組命題意圖：主要考查應(yīng)用基本不等式探求最值問(wèn)題，解答過(guò)程中經(jīng)過(guò)幾次的放縮才能達(dá)到目的，充分體現(xiàn)了試題思維的層次性. 　　C組 　　1.（2009年天津高考9）設(shè)x，y∈R，a＞1，b＞1，若a=b=3，a+b=2，則+的最大值為（ ） 　　A.2 B. C.1 D. 　　2.（2010年山東高考14）已知x，y∈R，且滿足+=1，則xy的最大值為_(kāi)__________. 　　3.（2011年浙江高考16）若實(shí)數(shù)x、y滿足x+y+xy=1，則x+y的最大值是___________. 　　C組命題意圖：主要考查基本不等式的推廣ab≤（）（a，b∈R）在求最值中的應(yīng)用. 　　從近幾年的高考試題來(lái)看，利用基本不等式求函數(shù)的最值、證明不等式、解決實(shí)際問(wèn)題是高考的熱點(diǎn)，題型既有選擇題、填空題，又有解答題，難度為中低檔題；客觀題突出“小而巧”，主要考查基本不等式取等號(hào)的條件及運(yùn)算能力；主觀題考查較為全面，在考查基本運(yùn)算能力的同時(shí)，又注重考查學(xué)生的邏輯推理能力及等價(jià)轉(zhuǎn)化、分類(lèi)討論等思想方法．預(yù)測(cè)2012年高考仍將以求函數(shù)的最值為主要考點(diǎn)，重點(diǎn)考查學(xué)生的運(yùn)算能力和邏輯推理能力． 　　 　　參考文獻(xiàn)： 　　［1］孫翔峰主編.三維設(shè)計(jì)高考總復(fù)習(xí)新課標(biāo).光明日?qǐng)?bào)出版社，2011.4. 　�。�2］杜志建主編.2007―2011新高考5年真題匯編.新疆青少年出版社.

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