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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