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1、应用均值不等式的八大策略一基本原理1. 二元基本不等式的几个变形:(1):多用在求和式的最小值且涉及求和的项存在乘积为定值的情况(2):多用在求乘积式的最大值且涉及乘积的项存在和为定值的情况(3),本公式虽然可由基本不等式推出,但本身化成完全平方式也可证明,要注意此不等式的适用范围(4)利用均值不等式求最值遵循的原则:“一正二定三等”2.n元均值不等式设均大于零,则记,则,其中等号成立的条件是.分别称为平方平均、算术平均、几何平均、调和平均.由均值不等式进一步可得幂平均不等式,设均大于零,实数,则称:称为的次幂平均.幂平均不等式:若,则.特别地,取,若,则有,等号成立当且仅当.二典例分析类型1
2、和(积)为定例1. 解析:,当且仅当即时,“=”号成立,故此函数最大值例2已知,则的最大值为_解析 由题可得 由均值不等式,可得 ,则,当且仅当,时,等号成立因而的最大值为类型2.分式函数(1) 型.对于形如的函数,总可以变换成转化为反比例函数进行求解.(2) 型.对于形如(分子分母均为一次的分式)的函数,通过换元 ,可转化为的形式,进而上述(1)中进行求解.(3) 型.形如的函数可通过分离常数转化为的形式,进而可依靠的图像(即前面研究过的双勾函数、伪勾函数来研究),再求出值域.(4) 型.形如可通过换元将问题转化为(3),然后进行求解.小结:总结一下我们所遇到的常见分式类型及一般处理方法:
3、:换元分离常数反比例函数模型. :换元分离常数(双勾函数、伪勾函数)模型. :同时除以分子:的模型. :分离常数的模型.共同点:让分式的分子变为常数例4. 求函数的值域解析:设. 于是问题转化为求的值域,由对勾函数当时取等号,即.例5:设,求函数的最小值为_思路:考虑将分式进行分离常数,使用均值不等式可得:,等号成立条件为,所以最小值为, 答案:.下面讨论条件极值类型3.已知(为常数),求的最值,例6.已知,求的最小值解: 例7已知,且,则的最小值为()A8BC9D解析:因为,所以,当且仅当取得等号,则的最小值为9.故选:C类型4.型注意最后要求的目标结构,利用均值不等式放缩掉或项.例8若实数
4、满足:,则的最小值为()A1B2C3D4解析:因为,所以,由基本不等式可得,故,解得或(舍),即当且仅当时等号成立,故的最小值为1,故选:A.例9若,且,则的最小值为()A9B16C49D81解析:由题意得,得,解得,即,当且仅当时,等号成立故选:D类型5.型注意最后要求的目标结构,利用均值不等式放缩掉或项,若目标函数与有关,则需先利用配方法换掉项.例10已知实数满足,则的最大值为A1B2C3D4解析:原式可化为:,解得,当且仅当时成立所以选B.例11若实数满足,则的最大值是ABCD解析:,,解得,的最大值是.故选B.类型6.待定系数法放缩例12.(2020复旦强基)已知实数满足,求的最小值_
5、.解析:我们的想法是利用恒等条件来寻找的最小值,那么自然要将放大成平方和的关系来凑出目标函数,于是我们可以将均值不等式改进成:设,来配凑.解:,令,故的最小值为.例13.(2020北大强基)已知任意的都有成立,则实数的最小值为_解析:基本想法就是将放大去加强不等式,然后一道与右边的约掉,从而得到实数的最小值.解:,令,故.类型7.消元加均值例14已知实数a,b,c满足,则的取值范围是()ABCD解析:,故选:C.例15.(2018北大博雅计划)已知非负实数满足,求的最大值_.解析:此题的已知条件是一次式,而将目标函数放大后需要平方项,因此无法直接使用上一道例题的方法,此处就需要新的方法:均值加消元构造函数.解:,下面就可构造函数求目标函数最大值.令,不妨设,故,然后求的值域即可.类型8.换元例16(2020年四川预赛)已知正实数,满足,则的最小值是_解析 令,则,从而所以的最小值是
8.巴甫洛夫曾做过如下经典实验:给狗喂食会引起唾液分泌,但铃声刺激不会。若每次在铃声后即给狗喂食,这样多次结合后,狗听到铃声就会分泌唾液。有关此经典实验的叙述,错误的是A.仅用食物而引起狗分泌唾液,此过程中的食物属于非条件刺激B.狗听到铃声分泌唾液是狗通过学习和训练而形成的C.狗听到铃声就会分泌唾液,此时的铃声属于无关刺激D.条件反射是后天形成的,需要大脑皮层的参与
1、应用均值不等式的八大策略一基本原理1. 二元基本不等式的几个变形:(1):多用在求和式的最小值且涉及求和的项存在乘积为定值的情况(2):多用在求乘积式的最大值且涉及乘积的项存在和为定值的情况(3),本公式虽然可由基本不等式推出,但本身化成完全平方式也可证明,要注意此不等式的适用范围(4)利用均值不等式求最值遵循的原则:“一正二定三等”2.n元均值不等式设均大于零,则记,则,其中等号成立的条件是.分别称为平方平均、算术平均、几何平均、调和平均.由均值不等式进一步可得幂平均不等式,设均大于零,实数,则称:称为的次幂平均.幂平均不等式:若,则.特别地,取,若,则有,等号成立当且仅当.二典例分析类型1
2、和(积)为定例1. 解析:,当且仅当即时,“=”号成立,故此函数最大值例2已知,则的最大值为_解析 由题可得 由均值不等式,可得 ,则,当且仅当,时,等号成立因而的最大值为类型2.分式函数(1) 型.对于形如的函数,总可以变换成转化为反比例函数进行求解.(2) 型.对于形如(分子分母均为一次的分式)的函数,通过换元 ,可转化为的形式,进而上述(1)中进行求解.(3) 型.形如的函数可通过分离常数转化为的形式,进而可依靠的图像(即前面研究过的双勾函数、伪勾函数来研究),再求出值域.(4) 型.形如可通过换元将问题转化为(3),然后进行求解.小结:总结一下我们所遇到的常见分式类型及一般处理方法:
3、:换元分离常数反比例函数模型. :换元分离常数(双勾函数、伪勾函数)模型. :同时除以分子:的模型. :分离常数的模型.共同点:让分式的分子变为常数例4. 求函数的值域解析:设. 于是问题转化为求的值域,由对勾函数当时取等号,即.例5:设,求函数的最小值为_思路:考虑将分式进行分离常数,使用均值不等式可得:,等号成立条件为,所以最小值为, 答案:.下面讨论条件极值类型3.已知(为常数),求的最值,例6.已知,求的最小值解: 例7已知,且,则的最小值为()A8BC9D解析:因为,所以,当且仅当取得等号,则的最小值为9.故选:C类型4.型注意最后要求的目标结构,利用均值不等式放缩掉或项.例8若实数
4、满足:,则的最小值为()A1B2C3D4解析:因为,所以,由基本不等式可得,故,解得或(舍),即当且仅当时等号成立,故的最小值为1,故选:A.例9若,且,则的最小值为()A9B16C49D81解析:由题意得,得,解得,即,当且仅当时,等号成立故选:D类型5.型注意最后要求的目标结构,利用均值不等式放缩掉或项,若目标函数与有关,则需先利用配方法换掉项.例10已知实数满足,则的最大值为A1B2C3D4解析:原式可化为:,解得,当且仅当时成立所以选B.例11若实数满足,则的最大值是ABCD解析:,,解得,的最大值是.故选B.类型6.待定系数法放缩例12.(2020复旦强基)已知实数满足,求的最小值_
5、.解析:我们的想法是利用恒等条件来寻找的最小值,那么自然要将放大成平方和的关系来凑出目标函数,于是我们可以将均值不等式改进成:设,来配凑.解:,令,故的最小值为.例13.(2020北大强基)已知任意的都有成立,则实数的最小值为_解析:基本想法就是将放大去加强不等式,然后一道与右边的约掉,从而得到实数的最小值.解:,令,故.类型7.消元加均值例14已知实数a,b,c满足,则的取值范围是()ABCD解析:,故选:C.例15.(2018北大博雅计划)已知非负实数满足,求的最大值_.解析:此题的已知条件是一次式,而将目标函数放大后需要平方项,因此无法直接使用上一道例题的方法,此处就需要新的方法:均值加消元构造函数.解:,下面就可构造函数求目标函数最大值.令,不妨设,故,然后求的值域即可.类型8.换元例16(2020年四川预赛)已知正实数,满足,则的最小值是_解析 令,则,从而所以的最小值是