浅谈不等式的应用

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  不等式既是数学的基础知识,又是解决数学问题的重要工具。在近年的数学高考题中,不等式与函数、方程、立体几何、解析几何、数列的综合题频频出现。应用不等式解决数学问题时,关键在于把等量关系转化为不等关系,把问题转化为不等式问题求解。应用不等式解决应用问题时要先弄清题意,据题意列出不等式或函数式,再利用不等式知识求解。
  1 不等式在函数方程中的应用
  不等式在方程、函数中的应用,主要是利用不等式的解或者均值不等式求最值,或函数求最值。
  例1:若关于x的方程4x+a·2x+a+1=0有实数解,求实数a的取值范围。
  分析:换元后转化为一元二次方程在区间(0,+∞)上有实数解的问题,也可分离参数转化为函数求值域问题。
  解:令t=2x(t>0),则原方程化为t2+at+a+1=0。变形得:a=-=-=-((t-1)+)=-((t+1)+-2)≤-(2-2)=2-2,当“=”成立时,(t+1)2=2,t=-1。
  2 不等式在解析几何中的应用
  用不等式解决解析几何问题时,要注意利用问题中的条件构造不等式,再用不等式的相关知识来解决。
  例2:[2010年高考湖北卷]已知椭圆C:+y2=1的两焦点为F1,F2,点P(x0,y0)满足0<+y02<1,则PF1+PF2的取值范围为______,直线+y0y=1与椭圆C的公共点个数为______。
  分析:根据椭圆的定义、性质,以及直线与椭圆的位置关系求解。解:∵点(x0,y0)满足0<+y02<1∴点P在椭圆内,且不是坐标原点∴F1F2≤PF1+PF2<2a∴2≤PF1+PF2<2。由+y0y=1得y=-x,代入椭圆的方程+y2=1,得(+)x2-+-1=0,△=-4(+)(-1)=(+y02-1),而∴+y02<1 ∴△<0 ∴没有公共点。
  3 不等式在实际问题中的应用
  在应用基本不等式解决实际问题时,要注意以下四点:①先理解题意,设变量时一般把要求最值的变量定为函数;②建立相应的函数关系式,把实际问题抽象为函数的最值问题;③在定义域内,求出函数的最值;④正确写出答案。
  例3:经过长期观测得到:在交通繁忙的时段内,某公路段汽车的车流量y(千辆/小时)与汽车的平均速度v(千米/小时)之间的函数y=(v>0)。①在该时段内,当汽车的平均速度为多少时,车流量最大?最大车流量为多少(精确到0.1千辆/小时)?②若要求在该时段内车流量超过10千辆/小时,则汽车的平均速度应在什么范围内?
  分析:直接对y求最大值即可。可对解析式中分子、分母同除以v,为运用均值不等式创造条件。解:①依题意,y=≤=,当且仅当v=即v=40时,上式等号成立,所以ymax=≈11.1(千辆/小时)。②由条件得:>10,整理得v2-89v-1600<0,即(v-25)(v-64)<0,解得:25  答:当v=40千米/小时,车流量最大,最大车流量约为11.1千辆/小时。如果要求在该时段内车流量超过10千辆/小时,则汽车的平均速度应大于25千米/小时且小于64千米/小时。
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