​高中数学不等式知识点及技巧

高中数学不等式知识点及技巧

不等式是高中数学的重要知识点,也是比较令人头疼的考点。这篇文章梳理以下基本知识点和常用解题技巧。不等式主要有3类:

(1)均值不等式

(2)柯西不等式

(3)权方和不等式

均值不等式是基础,柯西不等式是进阶,权方和不等式是升华。这篇文章先从基本的均值不等式讲起。

一、均值不等式的基本形式

以上不等式,当且仅当a = b时取等号。第三个不等式链条从左到右依次是调和平均数≤几何平均数≤算数平均数≤平方平均数。

上述不等式均可以向多维变量进行扩展。

不等式应用时要注意七字真言:一“正”、二“定”、三“相等”,即变量是正数,和或积为定值时才能取等号。

二、均值不等式解题技巧

配凑法,通过配项或调系数,达到定和或定积的条件,进而运用均值不等式

例1 求函数的最小值。

分析:函数是和的形式,但积不是定值,需要配凑。

解:


当且仅当,即时取等号。所以y的最小值是。

习题1:若函数()(答案:3)

习题2:已知,求的最小值。(答案:8)

⭐习题3:求的最大值。(答案:)

2.分裂法,通等式变形构造出均值不等式的应用条件。

例2 设x>-1,求函数的最小值。

解:由x+1>0可得



当且仅当,即x=1时取等号,所以y的最小值为9。

习题4:已知,求的最大值。(答案:-4)

习题5:已知,求的最小值。(答案:3/2)

3.妙用常数

例3 已知,求x+y的最小值。

解:

当且仅当时取等号,所以x+y的最小值为。

例4 已知正数

解:


当且仅当,即时取等号。

在配用常数时,一定要注意化齐次,看下面这个例题。

例5 已知正实数

此处直接乘(x+y)是做不下去的,会出现非齐次项。事实上,原式中x/y已经是其次项,处理中避开该项即可。易求得答案.

习题6:已知(答案:)

习题7:已知(答案:)

习题8:已知正数(答案:36)

4.待定系数法,难以直接确定配凑项的,可以用待定系数法确定拼凑项

例6 已知实数,求x+y的最小值。

解:设,求得

利用常数易求最小值为.

5.消元法

例7 已知正实数

解:由可得,所以


习题9:已知正实数(答案:25)

6.同时出现x+y和xy,求哪个则保留哪个

例8 已知正实数

解:,当且仅当x=y时取等号。

令,则

同理,求xy的最值时保留xy

,,当且仅当x=y时取等号。

令,

习题10:已知正实数(答案:)

7.齐次化法

在前面妙用常数法的时候讲到要注意齐次问题,实际上对于已经齐次的式子,可以设法降次处理。

例9 若不等式对满足恒成立,求实数c的最大值。

解:由题意知

恒成立,右侧是齐次式,设

=

当且仅当时取等号。

因此c的最大值为

习题11:已知(答案:)

习题12:若(答案:)

8.关于轮换对称式

例10 已知正实数

分析:容易发现关于a,b,c的不等式是轮换对称式,等号成立的条件是a=b=c=1/3。因此应拼凑

证:



三式相加即可得证。

例11 已知正实数a,b,c,求证

分析:易知轮换对称式在a=b=c时取等号,此时有,应构造使得

取等号,求得

证:,同理

,

三式相加即可得证,当且仅当a=b=c时取等号。

最后,看一道2022年数学高考真题。

【2022 全国卷】已知a,b,c均为正实数,,证明:

(1);

(2)若,求证

标准答案采用柯西不等式,其实使用均值不等式也可以做。

证明:(1)



当且仅当a=b=2c时取等号。

∵a,b,c是正数,∴。

(2)若b=2c,

,当且仅当a=b=2c时取等号。



三、总结

1.牢记均值不等式的前提条件:一正、二定、三相等,在多个不等号串联的情形下尤其要主义取等条件。

2.需要掌握一定的变形技巧,创造条件应用不等式。


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