2.2 基本不等式
第1课时 基本不等式
学习
目
标
核
心
素
养
1.了解基本不等式的证明过程.(重点)
2.能利用基本不等式证明简单的不等式及比较代数式的大小.1.通过不等式的证明,培养逻辑推理素养.
2.借助基本不等式形式求简单的最值问题,提升数学运算素养.1.重要不等式
∀a,b∈R,有a2+b2≥2ab,当且仅当a=b时,等号成立.
2.基本不等式
(1)有关概念:当a,b均为正数时,把叫做正数a,b的算术平均数,把叫做正数a,b的几何平均数.
(2)不等式:当a,b是任意正实数时,a,b的几何平均数不大于它们的算术平均数,即≤,当且仅当a=b时,等号成立.
1.不等式a2+1≥2a中等号成立的条件是()
A.a=±1
B.a=1
C.a=-1
D.a=0
B [当a2+1=2a,即(a-1)2=0即a=1时,“=”成立.]
2.已知a,b∈(0,1),且a≠b,下列各式中最大的是()
A.a2+b2
B.2
C.2ab
D.a+b
D [∵a,b∈(0,1),∴a2<a,b2<b,∴a2+b2<a+b,又a2+b2>2ab(∵a≠b),∴2ab<a2+b2<a+b.又∵a+b>2(∵a≠b),∴a+b最大.]
3.已知ab=1,a>0,b>0,则a+b的最小值为()
A.1 B.2
C.4 D.8
B [∵a>0,b>0,∴a+b≥2=2,当且仅当a=b=1时取等号,故a+b的最小值为2.]
4.当a,b∈R时,下列不等关系成立的是________.
①≥;②a-b≥2;③a2+b2≥2ab;④a2-b2≥2ab.③ [根据≥xy,≥成立的条件判断,知①②④错,只有③正确.]
对基本不等式的理解
【例1】 给出下面四个推导过程:
①∵a、b为正实数,∴+≥2=2;
②∵a∈R,a≠0,∴+a≥2=4;
③∵x、y∈R,xy<0,∴+=-≤-2=-2.其中正确的推导为()
A.①②
B.①③
C.②③
D.①②③
B [①∵a、b为正实数,∴、为正实数,符合基本不等式的条件,故①的推导正确.
②∵a∈R,a≠0,不符合基本不等式的条件,∴+a≥2=4是错误的.
③由xy<0,得、均为负数,但在推导过程中将整体+提出负号后,、均变为正数,符合均值不等式的条件,故③正确.]
1.基本不等式≤
(a>0,b>0)反映了两个正数的和与积之间的关系.
2.对基本不等式的准确掌握要抓住以下两个方面:(1)定理成立的条件是a、b都是正数.(2)“当且仅当”的含义:当a=b时,≤的等号成立,即a=b⇒=;仅当a=b时,≥的等号成立,即=⇒a=b.1.下列不等式的推导过程正确的是________.
①若x>1,则x+≥2=2.②若x<0,则x+=-
≤-2=-4.③若a,b∈R,则+≥2=2.② [
①中忽视了基本不等式等号成立的条件,当x=时即x=1时,x+≥2等号成立,因为x>1,所以x+>2,③中忽视了利用基本不等式时每一项必须为正数这一条件.]
利用基本不等式比较大小
【例2】(1)已知a,b∈R+,则下列各式中不一定成立的是()
A.a+b≥2
B.+≥2
C.≥2
D.≥
(2)已知a,b,c是两两不等的实数,则p=a2+b2+c2与q=ab+bc+ca的大小关系是________.
(1)D(2)a2+b2+c2>ab+bc+ac [(1)由≥得a+b=2,∴A成立;
∵+≥2=2,∴B成立;
∵≥=2,∴C成立;
∵≤=,∴D不一定成立.
(2)∵a、b、c互不相等,∴a2+b2>2ab,b2+c2>2ac,a2+c2>2ac.∴2(a2+b2+c2)>2(ab+bc+ac).
即a2+b2+c2>ab+bc+ac.]
1.在理解基本不等式时,要从形式到内含中理解,特别要关注条件.
2.运用基本不等式比较大小时应注意成立的条件,即a+b≥2成立的条件是a>0,b>0,等号成立的条件是a=b;a2+b2≥2ab成立的条件是a,b∈R,等号成立的条件是a=b.2.如果0<a<b<1,P=,Q=,M=,那么P,Q,M的大小顺序是()
A.P>Q>M
B.M>P>Q
C.Q>M>P
D.M>Q>P
B [显然>,又因为<,(由a+b>也就是<1可得),所以>>.故M>P>Q.]
利用基本不等式证明不等式
【例3】 已知a,b,c是互不相等的正数,且a+b+c=1,求证:++>9.[思路点拨] 看到++>9,想到将“1”换成“a+b+c”,裂项构造基本不等式的形式,用基本不等式证明.
[证明] ∵a,b,c∈R+,且a+b+c=1,∴++=++
=3++++++
=3+++
≥3+2+2+2
=3+2+2+2
=9.当且仅当a=b=c时取等号,∴++>9.本例条件不变,求证:>8.[证明] ∵a,b,c∈R+,且a+b+c=1,∴-1=>0,-1=>0,-1=>0,∴
=··
≥=8,当且仅当a=b=c时取等号,∴>8.1.条件不等式的证明,要将待证不等式与已知条件结合起来考虑,比如本题通过“1”的代换,将不等式的左边化成齐次式,一方面为使用基本不等式创造条件,另一方面可实现约分与不等式的右边建立联系.
2.先局部运用基本不等式,再利用不等式的性质(注意限制条件),通过相加(乘)合成为待证的不等式,既是运用基本不等式时的一种重要技能,也是证明不等式时的一种常用方法.
3.已知a,b,c∈R,求证:a4+b4+c4≥a2b2+b2c2+c2a2.[证明] 由基本不等式可得
a4+b4=(a2)2+(b2)2≥2a2b2,同理,b4+c4≥2b2c2,c4+a4≥2a2c2,∴(a4+b4)+(b4+c4)+(c4+a4)≥2a2b2+2b2c2+2a2c2,从而a4+b4+c4≥a2b2+b2c2+c2a2.4.已知a>1,b>0,+=1,求证:a+2b≥2+7.[证明] 由+=1,得b=(a>1),则a+2b=a+=a+
=a++6=(a-1)++7
≥2+7,当a-1=时,即a=1+时,取等号.
1.应用基本不等式时要时刻注意其成立的条件,只有当a>0,b>0时,才会有≤.对于“当且仅当……时,‘=’成立…”这句话要从两个方面理解:一方面,当a=b时,=;另一方面:当=时,也有a=b.2.应用基本不等式证明不等式的关键在于进行“拼”、“凑”、“拆”、“合”、“放缩”等变形,构造出符合基本不等式的条件结构..1.思考辨析
(1)对任意a,b∈R,a2+b2≥2ab,a+b≥2均成立.()
(2)若a≠0,则a+≥2=2.()
(3)若a>0,b>0,则ab≤2.()
[提示](1)任意a,b∈R,有a2+b2≥2ab成立,当a,b都为正数时,不等式a+b≥2成立.
(2)只有当a>0时,根据基本不等式,才有不等式a+≥2=2成立.
(3)因为≤,所以ab≤2.[答案](1)×(2)×(3)√
2.设a>b>0,则下列不等式中一定成立的是()
A.a-b<0
B.0<<1
C.<
D.ab>a+b
C [∵a>b>0,由基本不等式知<一定成立.]
3.不等式+(x-2)≥6(其中x>2)中等号成立的条件是()
A.x=3
B.x=-3
C.x=5
D.x=-5
C [由基本不等式知等号成立的条件为=x-2,即x=5(x=-1舍去).]
4.设a>0,b>0,证明:+≥a+b.[证明] ∵a>0,b>0,∴+a≥2b,+b≥2a,∴+≥a+b.