高考数学基本不等式的应用与常见错误评析

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基本不等式及应用是高中阶段一个重要的知识点;其方法灵活,应用广范。在学习过程中要求学生对公式的条件、形式、结论等要熟练掌握,才能灵活运用。


一、基本不等式:


1.a,b∈R,a2 b2≥2ab,当且仅当a=b等号成立,


2.a,b∈R ,a b≥2-,当且仅当a=b等号成立。


二、问题1:设ab﹤0,则:- -的取值范围是( )


(A)(-∞ -2 ] (B)(-∞ 2] (C)[-2 ∞) (D)[2 ∞)


解题辨析:


常见错误解法:因为-与-的积为定值,其和有最小值,


即- -≥2所以选择答案(D)。此解法是错的,是因为-﹤0


-﹤0并不满足不等式:a b≥2-中字母的条件;


正确方法是:因ab﹤0,所以(--)>0,(--)>0


(--) (--)≥2,即- -≤-2,正确答案是(A)


问题2:已知x是正实数,求函数y=x2 -的最小值?


解题辨析:


常见错误解法:因x是正实数,y=x2 -≥2-,所以y=x2 -的最小值是2-,当且仅当x2=-,即x=-时,等号成立;此解法错误的原因是x2与-的积


2-并不是定值。


正确结论:对于两个正数a与b,


当和为定值,当且仅当a=b时,其积有值;


当积为定值,当且仅当a=b时,其和有最小值。


正确方法是:因x是正实数,y=x2 -=x2 - -


≥3·■=3,


当且仅当:x2=-等号成立,即x=1时,y=x2 -的最小值是3


问题3:已知x,y都是正实数,且x 4y=1,求:- -的最小值?


解题辨析:


常见错误解法:因为x,y都是正实数1=x 4y≥2-


即1≥4->0,- -≥


2->0,两式相乘得- -≥8


所以- -的最小值是8,此解法错误的原因是不等式x 4y≥2-取等号的条件是x=4y,而不等式- -≥2-取等号的条件是x=y,而这两个条件不可能同时成立,因此- -≥8中的等号不成立。


正确方法是:x,y都是正实数,且x 4y=1,所以- -=(- -)·(x 4y)=1 4 (- -)≥5


2-=9,当且仅当-=-等号成立,


即当且仅当x=-,y=-时,- -取得最小值是9


问题4:已知x,y,m,n∈R,且x2 y2=2,m2 n2=4,求:xm yn的值?


解题辨析:


常见错误解法:


xm yn≤(x2 m2)/2 (y2 n2)/2=(x2 y2 m2 n2)/2=3


即:xm yn的值为3


此解法错误的原因是当xm yn取得值3时,x=m,y=n要同时成立,即有x2 y2=m2 n2,而这是不可能的。


正确解法:因为x2 y2=2,m2 n2=4,两式相乘


8=x2m2 n2y2 x2n2 y2m2≥x2m2 n2y2 2xymn


8≥(xm ny)2∴|xm ny|≤2-


即当且仅当xn=ym时,xm yn取值为2-


总之,基本不等式解决问题并不是万能的。学习过程中,要深刻理解基本不等式的内在实质,搞清其条件、公式、结论之间的辩证关系是关键。特别对于第二个基本不等式,我们常说“一正、二定、三等号”,其意义就在于此。


训练题


一、填空题:


1.已知x,y都是正实数,且- -=1,则x y最小值是_______,


当且仅当x=_______,y=_______,


2.已知:abc均为实数,且a2 b2 c2=1,则ab bc ca的值是________


最小值是_________。


3.已知:a,b都是正实数,且a b=1,则(a -)2 (b -)2的最小值是__________。


二、选择题:


1.已知:a,b都是正实数,且a b=1,则- -的值是( )


(A)-(B)-(C)2-(D)3


2.已知实数a,b,c满足:a b c=5且a2 b2 c2=11,则实数c的范围是( )


(A)R(B)[- 2](C)(- 3)(D)[- 3]


三、解答题:


1.已知矩形的面积与其周长相等,求其面积的最小值?


2.⑴比较大小:㏒23_____㏒34,㏒56______㏒67


⑵根据上述结论作出推广,试写出一个有关于自然数n的不等式,并证明之。


答案:


一、 填空题:


1. x y最小值是9, 当且仅当 x=6,y=3。


2. ab bc ca的值是1 , 最小值是--。


3.(a -)2 (b -)2的最小值是- ,  二、 选择题:


1.(C), 2.(D)


三、 解答题:


1.16


2.⑴ ㏒23>㏒34 , ㏒56>㏒67


⑵ ㏒n(n 1)>㏒(n 1)(n 2), 只要证明: ㏒(n 1)n·㏒(n 1)(n 2)﹤1即可。


华东模范中学 马兰军


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