1、新课标人教A版高中数学必修五典题精讲（3.4基本不等式）典题精讲例1（1）已知0x，求函数y=x(1-3x)的最大值;（2）求函数y=x+的值域.思路分析：（1）由极值定理,可知需构造某个和为定值，可考虑把括号内外x的系数变成互为相反数；（2）中，未指出x0，因而不能直接使用基本不等式，需分x0与x0讨论.（1）解法一：0x,1-3x0.y=x(1-3x)= 3x(1-3x)2=，当且仅当3x=1-3x，即x=时，等号成立.x=时，函数取得最大值.解法二：0x,-x0.y=x(1-3x)=3x(-x)32=，当且仅当x=-x,即x=时，等号成立.x=时，函数取得最大值.（2）解：当x0时，由基
2、本不等式，得y=x+2=2，当且仅当x=1时，等号成立.当x0时，y=x+=-(-x)+.-x0,(-x)+2,当且仅当-x=,即x=-1时，等号成立.y=x+-2.综上,可知函数y=x+的值域为(-,-22,+).绿色通道：利用基本不等式求积的最大值，关键是构造和为定值，为使基本不等式成立创造条件，同时要注意等号成立的条件是否具备.变式训练1当x-1时，求f(x)=x+的最小值.思路分析：x-1x+10,变x=x+1-1时x+1与的积为常数.解：x-1,x+10.f(x)=x+=x+1+-12-1=1.当且仅当x+1=,即x=0时,取得等号.f(x)min=1.变式训练2求函数y=的最小值.
3、思路分析：从函数解析式的结构来看，它与基本不等式结构相差太大，而且利用前面求最值的方法不易求解，事实上，我们可以把分母视作一个整体，用它来表示分子，原式即可展开.解：令t=x2+1，则t1且x2=t-1.y=.t1,t+2=2,当且仅当t=,即t=1时，等号成立.当x=0时，函数取得最小值3.例2已知x0,y0，且+=1，求x+y的最小值.思路分析：要求x+y的最小值，根据极值定理，应构建某个积为定值，这需要对条件进行必要的变形，下面给出三种解法，请仔细体会.解法一：利用“1的代换”,+=1,x+y=(x+y)(+)=10+.x0,y0,2=6.当且仅当，即y=3x时，取等号.又+=1,x=4
4、,y=12.当x=4,y=12时，x+y取得最小值16.解法二：由+=1，得x=.x0,y0,y9.x+y=+y=y+=y+1=(y-9)+10.y9,y-90.2=6.当且仅当y-9=，即y=12时，取得等号，此时x=4.当x=4,y=12时，x+y取得最小值16.解法三：由+=1，得y+9x=xy,(x-1)(y-9)=9.x+y=10+(x-1)+(y-9)10+2=16,当且仅当x-1=y-9时取得等号.又+=1,x=4,y=12.当x=4,y=12时，x+y取得最小值16.绿色通道：本题给出了三种解法，都用到了基本不等式，且都对式子进行了变形，配凑出基本不等式满足的条件，这是经常需要
5、使用的方法，要学会观察,学会变形，另外解法二，通过消元,化二元问题为一元问题，要注意根据被代换的变量的范围对另外一个变量的范围的影响.黑色陷阱：本题容易犯这样的错误：+2,即1,6.x+y226=12.x+y的最小值是12.产生不同结果的原因是不等式等号成立的条件是=，不等式等号成立的条件是x=y.在同一个题目中连续运用了两次基本不等式,但是两个基本不等式等号成立的条件不同，会导致错误结论.变式训练已知正数a,b,x,y满足a+b=10,=1，x+y的最小值为18，求a,b的值.思路分析：本题属于“1”的代换问题.解：x+y=(x+y)()=a+b=10+.x,y0,a,b0，x+y10+2=
6、18，即=4.又a+b=10，或例3求f(x)=3+lgx+的最小值（0x1）.思路分析：0x1,lgx0,0不满足各项必须是正数这一条件，不能直接应用基本不等式，正确的处理方法是加上负号变正数.解：0x1,lgx0,0.-0.(-lgx)+(-)2=4.lgx+-4.f(x)=3+lgx+3-4=-1.当且仅当lgx=,即x=时取得等号.则有f(x)=3+lgx+ (0x1)的最小值为-1.黑色陷阱：本题容易忽略0x1这一个条件.变式训练1已知x，求函数y=4x-2+的最大值.思路分析：求和的最值，应凑积为定值.要注意条件x，则4x-50.解：x,4x-50.y=4x-5+3=-(5-4x)
7、+3-2+3=-2+3=1.当且仅当5-4x=,即x=1时等号成立.所以当x=1时，函数的最大值是1.变式训练2当x时，求函数y=x+的最大值.思路分析：本题是求两个式子和的最大值,但是x并不是定值,也不能保证是正值,所以,必须使用一些技巧对原式变形.可以变为y=（2x-3）+=-（）+,再求最值.解：y=（2x-3）+=-（）+，当x时，3-2x0，=4，当且仅当，即x=-时取等号.于是y-4+=，故函数有最大值.例4如图3-4-1，动物园要围成相同的长方形虎笼四间，一面可利用原有的墙，其他各面用钢筋网围成.图3-4-1（1）现有可围36 m长网的材料，每间虎笼的长、宽各设计为多少时，可使每
8、间虎笼面积最大？（2）若使每间虎笼面积为24 m2，则每间虎笼的长、宽各设计为多少时，可使围成四间虎笼的钢筋总长度最小？思路分析：设每间虎笼长为x m，宽为y m，则（1）是在4x+6y=36的前提下求xy的最大值；而(2)则是在xy=24的前提下来求4x+6y的最小值.解：（1）设每间虎笼长为x m，宽为y m，则由条件,知4x+6y=36，即2x+3y=18.设每间虎笼的面积为S，则S=xy.方法一：由于2x+3y2=2,218,得xy，即S.当且仅当2x=3y时等号成立.由解得故每间虎笼长为4.5 m，宽为3 m时，可使面积最大.方法二:由2x+3y=18，得x=9-y.x0,0y6.S
9、=xy=(9-y)y= (6-y)y.0y6,6-y0.S2=.当且仅当6-y=y,即y=3时，等号成立，此时x=4.5.故每间虎笼长4.5 m,宽3 m时，可使面积最大.(2)由条件知S=xy=24.设钢筋网总长为l,则l=4x+6y.方法一:2x+3y2=2=24,l=4x+6y=2(2x+3y)48,当且仅当2x=3y时,等号成立.由解得故每间虎笼长6 m，宽4 m时，可使钢筋网总长最小.方法二:由xy=24，得x=.l=4x+6y=+6y=6(+y)62=48,当且仅当=y，即y=4时，等号成立，此时x=6.故每间虎笼长6 m,宽4 m时，可使钢筋总长最小.绿色通道：在使用基本不等式求
10、函数的最大值或最小值时，要注意：（1）x,y都是正数；（2）积xy（或x+y）为定值；（3）x与y必须能够相等，特别情况下，还要根据条件构造满足上述三个条件的结论.变式训练某工厂拟建一座平面图为矩形且面积为200 平方米的三级污水处理池(平面图如图3-4-2所示),由于地形限制,长、宽都不能超过16米,如果池外周壁建造单价为每米400元,中间两道隔墙建造单价为每米248元,池底建造单价为每平方米80元,池壁的厚度忽略不计,试设计污水处理池的长和宽,使总造价最低,并求出最低造价.图3-4-2思路分析：在利用均值不等式求最值时,必须考虑等号成立的条件,若等号不能成立,通常要用函数的单调性进行求解.
11、解：设污水处理池的长为x米,则宽为米(0x16,016),12.5x16.于是总造价Q(x)=400(2x+2)+2482+80200.=800(x+)+16 0008002+16 000=44 800,当且仅当x= (x0),即x=18时等号成立,而1812.5,16,Q(x)44 800.下面研究Q(x)在12.5,16上的单调性.对任意12.5x1x216,则x2-x10,x1x2162324.Q(x2)-Q(x1)=800(x2-x1)+324()=8000,Q(x2)Q(x1).Q(x)在12.5,16上是减函数.Q(x)Q(16)=45 000.答:当污水处理池的长为16米,宽为1
12、2.5米时,总造价最低,最低造价为45 000元.问题探究 问题某人要买房,随着楼层的升高,上下楼耗费的精力增多,因此不满意度升高.当住第n层楼时,上下楼造成的不满意度为n.但高处空气清新,嘈杂音较小,环境较为安静,因此随着楼层的升高,环境不满意度降低.设住第n层楼时,环境不满意程度为.则此人应选第几楼,会有一个最佳满意度.导思：本问题实际是求n为何值时,不满意度最小的问题,先要根据问题列出一个关于楼层的函数式,再根据基本不等式求解即可.探究：设此人应选第n层楼,此时的不满意程度为y.由题意知y=n+.n+2,当且仅当n=,即n=时取等号.但考虑到nN*,n21.414=2.8283,即此人应选3楼,不满意度最低.例5解关于x的不等式1(a1) 解 原不等式可化为 0，当a1时，原不等式与(x)(x2)0同解 由于原不等式的解为(，)(2，+) 当a1时，原不等式与(x)(x2) 0同解 由于,若a0，,解集为(，2)；若a=0时，解集为；若0a1，,解集为(2，)综上所述 当a1时解集为(，)(2，+)；当0a1时，解集为(2，)；当a=0时，解集为；当a0时，解集为(，2） 第 9 页 共 9 页
