四川省苍溪中学校 628400
基本不等式 ab≤(a>0,b>0,当且仅当a=b时取等号),是人教版高中数学必修五第三章《不等式》第四小节内容。利用基本不等式求最值是其重要应用之一,也是高考考查的一个热点问题,很多学生由于对基本不等式认识过于简单、片面,因此在应用时就会出现很多问题,知道要用基本不等式就是不知道怎么用,显得束手无策。为此灵活应用基本不等式求最值的方法显得尤为重要,下面就通过几例来说明,希望能达到穿针引线的效果。
题型一:神奇的“1”的妙用
例1:已知a>0,b>0,a+b=1,求y= + 的最小值。
分析:注意到条件a+b=1,充分利用“1”代换。
解析:y= + =( + )(a+b)=5+( + )≥5+2· =9(当且仅当 = ,即a= 时,等号成立)。
变式:设a>0,b>1,若a+b=2,求 +的最小值。
分析:由a+b=2,得a+(b-1)=2-1=1,再用“1”代换。
解析: +=( +)×1=( +)×[a+(b-1)]
=4+[ +]≥4+2×=4+2 3。
〔当且仅当 =,即a= 3(b-1)时,等号成立。〕
题型之二:巧妙变形后,利用基本不等式
例2:已知x>3,求函数y=x+的最小值。
分析:巧妙变形后,使两项的积或和是定值的类型,再使用基本不等式。
解析:因为x>3,所以x-3>0,y=(x-3)++3≥2 (x-3)+3=2+3=5(当且仅当x-3=,即x=4时,等号成立)。
变式:已知f(x)= (k>0),若存在x>3,使得f(x)≥1成立,求k的最小值。
分析:这是一道函数与基本不等式的综合题型,在解题过程中要进行有效的变形处理,才能使用基本不等式。
解析:因为x>3,所以x-3>0,且x2+6k>0。由f(x)≥1,得:2k≥=≥(x-3)++6≥2 (x-3)+6=12,即k≥6,故其最小值为6(当且仅当x-3= ,即x=6时,等号成立)。
题型之三:基本不等式在解决实际问题中的应用
例3:为了竖一块广告牌,要制造三角形支架,支架(如右上图)要求∠ACB=60°,BC长度大于1米,且AC比AB长0.5米。为了广告牌稳固,要求AC的长度越短越好,求AC最短为多少米?且当AC最短时,BC长度为多少米?
分析:认真审题,找出关系量,再用基本不等式进行解答。
解析:设BC=a(a>1),AB=c,AC=b,b-c= 。c2=a2+b2-2abcos60°。将c=b- 代入得:(b- )2=a2+b2-ab,化简得b(a-1)=a2- 。∵a>1,∴a-1>0,b= = =(a-1)+ +2≥ 3+2。当且仅当a-1= 时,取“=”号,即a=1+ 时,b有最小值2+ 3。
答:AC最短为(2+ 3)米,此时BC长为(1+ )米。
变式:某商场预备在一个月内分批购入每张价值为20元的书桌共36张,每批购入x张(x是正整数),且每批均付运费4元,储存购入的书桌一个月所付的保管费与每批购入的书桌的总价值(不含运费)成正比,若每批购入4张,则该月需用去运费和保管费共52元。现在全月只有48元资金可以用于支付运费和保管费。
(1)求该月需要用去的运费和保管费的总费用f(x)。
(2)能否恰当地安排每批进货的数量,使资金够用?写出你的结论,并说明理由。
解析:设题中的比例系数为k,若每批购入x张,则共需分 批,每批价值为20x元。
(1)由题意f(x)= ·4+k·20x,由x=4时,y=52,得k= = ,∴f(x)= +4x(0<x≤36,x∈N+)。
(2)由(1)知f(x)= +4x(0<x≤36,x∈N+),∴f(x)≥2 ×4x=48(元),当且仅当 =4x,即x=6时,上式等号成立。故只需每批购入6张书桌,可以使资金够用。
总之,在使用基本不等式求最值时,一定要注意保证两数(或两式)都为正数。如果和为定值,则积有最大值;如果积为定值,则和有最小值。当然也要注意等号成立的条件,这也就是我们常说的“一正,二定,三相等”。
论文作者:李林
论文发表刊物:《教育学》2017年7月总第122期
论文发表时间:2017/9/1
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