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根本不等式
【考纲要求】
1.了解根本不等式ab
ab
的证明过程,理解根本不等式的几何意义,并掌握定理中的不等号2
ab
解决最大〔小〕值问题. 2
“≥〞取等号的条件是:当且仅当这两个数相等;
2.会用根本不等式ab
3.会应用根本不等式求某些函数的最值;能够解决一些简单的实际问题 【知识网络】
重要不等式ab2ab
22
根本不等式
根本不等式
ab
ab 2
最大〔小〕值问题
根本不等式的应用
【考点梳理】
考点一:重要不等式及几何意义 1.重要不等式:
如果a,bR,那么ab2ab〔当且仅当ab时取等号“=〞〕. 2.根本不等式:
2
2
ab
ab〔当且仅当ab时取等号“=〞〕. 2ab22
要点诠释:ab2ab和ab两者的异同:
2
如果a,b是正数,那么
〔1〕成立的条件是不同的:前者只要求a,b都是实数,而后者要求a,b都是正数; 〔2〕取等号“=〞 的条件在形式上是相同的,都是“当且仅当ab时取等号〞。
a2b2abab2
ab可以变形为:ab(). 〔3〕ab2ab可以变形为:ab,
222
2
2
3.如图,AB是圆的直径,点C是AB上的一点,ACa,BCb,过点C作DCAB交圆于点D,
连接AD、BD.
易证RtACD~RtDCB,那么CDCACB,即CD这个圆的半径为时,等号成立.
要点诠释:1.在数学中,我们称
2
ab.
abab
,它大于或等于CD,即其中当且仅当点C与圆心重合,即abab,22
ab
为a,b的算术平均数,称ab为a,b的几何平均数. 因此根本2
不等式可表达为:两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数.
ab
看作是正数a,b的等差中项,ab看作是正数a,b的等比中项,那么根本不等式可以表达为:2
两个正数的等差中项不小于它们的等比中项.
考点二:根本不等式ab
ab
的证明 2
1. 几何面积法
如图,在正方形ABCD中有四个全等的直角三角形。
设直角三角形的两条直角边长为a、b,那么正方形的边长为a2b2。这样,4个直角三角形
的面积的和是2ab,正方形ABCD的面积为ab。由于4个直角三角形的面积小于正方形的面积,所以:ab2ab。当直角三角形变为等腰直角三角形,即ab时,正方形EFGH缩为一个点,这时有ab2ab。
得到结论:如果a,bR,那么ab2ab〔当且仅当ab时取等号“=〞〕 特别的,如果a0,b0,我们用a、b分别代替a、b,可得: 如果a0,b0,那么ab2ab,〔当且仅当ab时取等号“=〞〕. 通常我们把上式写作:如果a0,b0,ab2. 代数法
∵ab2ab(ab)0,
当ab时,(ab)0;
2
2
2
2+
22
22
22
22
ab
,〔当且仅当ab时取等号“=〞〕 2
当ab时,(ab)0.
所以(ab)2ab,〔当且仅当ab时取等号“=〞〕.
特别的,如果a0,b0,我们用a、b分别代替a、b,可得: 如果a0,b0,那么ab2ab,〔当且仅当ab时取等号“=〞〕. 通常我们把上式写作:
2
2
2
ab
,〔当且仅当ab时取等号“=〞〕. 2ab
要点三、用根本不等式ab求最大〔小〕值
2
如果a0,b0,ab
在用根本不等式求函数的最值时,应具备三个条件:一正二定三取等。 ① 一正:函数的解析式中,各项均为正数;
② 二定:函数的解析式中,含变数的各项的和或积必须有一个为定值; ③ 三取等:函数的解析式中,含变数的各项均相等,取得最值。 要点四、几个常见的不等式 1〕ab2ab2〕
2
2
a,bR,当且仅当a=b时取“=〞号。
ab
ab2ab2ba
a,bR,当且仅当a=b 时取“=〞号。
3〕
ab0;特别地:a12a0;
a
a2b2ab2ab
4〕 a,bR ab
22ab
5〕ab【典型例题】
类型一:根本不等式ab
11
4a,bR; ab
ab
的理解 2
例1. a0,b0,给出以下推导,其中正确的有 〔填序号〕. 〔1〕ab
1
的最小值为22; ab
〔2〕(ab)()的最小值为4; 〔3〕a
1a1b
1
的最小值为2. a4
211
2ab22〔当且仅当ab时取等号〕.
2abab
【解析】〔1〕;〔2〕
〔1〕∵a0,b0,∴ab
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