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基本不等式在解题中的应用

2021-05-30廖永福

数理化解题研究·高中版 2021年12期
关键词:应用

摘 要:本文以应用的视角,探讨基本不等式在求最值、证明不等式、解决恒成立问题、实际问题以及与其他知识点交汇的问题中的应用.

关键词:基本不等式;条件;高考;应用

中图分类号:G632文献标识码:A文章编号:1008-0333(2021)34-0064-03

收稿日期:2021-09-05

作者简介:廖永福(1962-),男,福建省仙游人,本科,中學高级教师,从事高中数学教学研究.[FQ)]

基本不等式结构简单,形式优美,它是高中数学的重要内容,也是高考数学的重要考点.应用时要依次满足条件:一正、二定、三相等,三者缺一不可.基本不等式是解决最值问题的有力工具,在解题中有着广泛的应用.

一、求最值

应用基本不等式求最值,关键在于构造两个正数之和(积)为定值,常用的方法有拆分法、配凑法、消元法和常数代换法等.基本不等式常用的变式有:(1)a2+b2≥2ab(a,b∈R);(2)2(a2+b2)≥(a+b)2(a,b∈R);

(3)(a+b2)2≥ab(a,b∈R);(4)2(a+b)≥(a+b)2(a,b∈R+)等,灵活应用这些变式,有事半功倍之效.

例1 (2020·江苏)已知5x2y2+y4=1(x,y∈R),则x2+y2的最小值是.

分析 思路一:由条件等式消去x2,可得x2+y2=15y2+45y2,符合两个正数15y2、45y2之积为定值,应用基本不等式可解.

思路二:由条件等式可得4=(5x2+y2)·4y2,它表明两个正数5x2+y2、4y2之积为定值,根据基本不等式的变式ab≤(a+b2)2(a,b∈R),可知5x2+y2与4y2之和有最小值.解法一(消元法) 由5x2y2+y4=1,得x2=1-y45y2.∵x2≥0,∴y2∈(0,1].

∴x2+y2=1-y45y2+y2=15y2+45y2≥215y2·4y25=45.

当且仅当15y2=45y2,即y2=12时,上式取“=”.

这时x2=1-y45y2=310,x2+y2的最小值为45.

解法二 (配凑法)∵4=(5x2+y2)·4y2≤(5x2+y2+4y22)2=254(x2+y2)2,∴x2+y2≥45.

当且仅当5x2+y2=4y2=2,即y2=12,x2=310时,上式取“=”.

∴x2+y2的最小值为45.故答案为45.

点评 本题考查应用基本不等式求最值,考查转化思想和运算能力.解法一思路朴实,过程直接.解题关键是消元.把目标代数式表示成关于y的函数,直接应用基本不等式求解;解法二构思巧妙,方法灵活,解题……

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