基本不等式在求最值方面的运用

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  【中图分类号】G623.5 【文献标识码】B 【文章编号】1001-4128(2010)10-0108-01
  基本不等式aba+b2(a0,b0)有一些变形式:a+b2ab(a0,b0),
  a2+b22ab(a,b∈R),a2+b2 (a+b)22(a,b∈R),ab(a+b2)2(a,b∈R)它们在求解某些最值问题方面有着显著用途。
  例1.已知x>2,求函数y=x+1x-2的最小值。
  分析:如果本题转化为y=x2-2x+1x-2(x>2),再转化为方程x2-(2+y)x+2y+1=0在x∈(2,+∞)上有解,求参数y的范围。则解决起来将非常困难,我们可以利用构造a+b2ab(a0,b0)来解决该题,则很简单。
  解:y=x-2+1x-2+22+2=4(当x=3时取“=”号)
  即当x=3时,函数取最小值4
  本题会现出现许多类型的变式题:
  变式1:已知x>2,求y=2x+1x-2的最小值;
  变式2:已知x>2,求y=x2-2x+1x-2的最小值;
  变式3:已知x>2,求y=x-2x2-2x+1的最小值;
  变式4:已知x,y∈R+,x>y且xy=1,求x2-y2x-y的最小值。
  上述问题可以归纳为在已知范围的情况下,求分式函数(分子,分母分别为一元一次式与一元二次式)的最值问题,可采取将一元一次式看成一个整体运用基本不等式来求最值问题。
  例2.若正数x,y满足x+2y=1,求1x+1y的最小值。
  分析:本题如果将x=1-2y代入1x+1y,采用“消元法”求11-2g+1g(0  解:1x+1y=(1x+1y)(x+2y)=3+2yx+xy3+22
  当且仅当x=2y
  x+2y=1即x=2-1
  y=222时取“=”号
  即x=2-1,y=1-22时1x+1y取最小值3+22
  本题也会出现许多类型的变式题:
  变式1:若正数x,y满足1x+2y=1,求x+y的最小值;
  变式2:若正数x,y满足2x+y-xy=0,求x+y的最小值;
  变式3:若正数x,y满足1x+ay=1,当x+y取最小值9时,求a值;
  变式4:若0<α<90°,求1cosα+41-cosα的最小值。
  上述问题可归纳为乘“1”(1可以为1x+2y,也可以为cosα+1-cosα…)后再运用基本不等式变形式a+b2ab(a0,b0)来求最值。
  例3.若a0,b0且a2+b2=1,求a1+b2的最大值。
  分析:本题虽然采用函数思想解决起来也比较方便,但是我们依然可采用基本不等式来快速地解决问题。
  解:因为a0
  所以a1+b2=a2(1+b2)a2+1+b22=1(当a=1,b=0时,取“=”号)
  即a=1,b=0时,a1+b2取最大值1
  变式1:若a0,b且a2+12b2=1,求a1+b2的最大值;
  变式2:已知扇形周长为定值C,求其面积最大值。
  上述问题可归纳为:求ab的最大值前先构造出和的一个定值,在今后求最值问题时,基本不等式有着显著的作用。另外在运用基本不等式求函数的最大值、最小值时应该记住对于非负数a,b当和a+b一定时、积ab有最大值,用基本不等式的变形式ab(a+b2)2,当积ab一定时、和a+b有最小值,用基本不等式的变形式a+b2ab,另外最后提醒:一定要注意“=”是否可以取得。
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