当前位置:首页>文档>专题1.8基本不等式-重难点题型精练(举一反三)(新高考地区专用)(解析版)_2.2025数学总复习_2023年新高考资料_一轮复习_2023年高考数学一轮复习举一反三(新高考地区专用)

专题1.8基本不等式-重难点题型精练(举一反三)(新高考地区专用)(解析版)_2.2025数学总复习_2023年新高考资料_一轮复习_2023年高考数学一轮复习举一反三(新高考地区专用)

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专题1.8基本不等式-重难点题型精练(举一反三)(新高考地区专用)(解析版)_2.2025数学总复习_2023年新高考资料_一轮复习_2023年高考数学一轮复习举一反三(新高考地区专用)
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专题1.8 基本不等式-重难点题型精练 参考答案与试题解析 一.选择题(共8小题,满分40分,每小题5分) 1 1.(5分)(2022春•遵义期末)负实数x,y满足x+y=﹣2,则x− 的最小值为( ) y A.0 B.﹣1 C.−√2 D.−√3 1 1 【解题思路】先得到x+2>0,x− =x+ ,再利用配凑法和基本不等式求最值即可. y x+2 【解答过程】解:∵负实数x,y满足x+y=﹣2, ∴y=﹣x﹣2<0,∴x>﹣2,∴x+2>0, 1 1 1 ∴x− =x+ =x+2+ −2≥2√1−2=0, y x+2 x+2 1 当且仅当x+2= ,即x=﹣1时取等号, x+2 1 1 ∴x− =x+2+ −2≥0, y x+2 1 ∴x− 的最小值为0, y 故选:A. 2x+2 2.(5分)(2022春•丹东期末)若x>1,则函数y=x+ 的最小值为( ) x−1 A.4 B.5 C.7 D.9 【解题思路】利用配凑法,再结合基本不等式求最值即可. 【解答过程】解:∵x>1,∴x﹣1>0, 2x+2 2x−2+4 ∴函数y=x+ =x+ x−1 x−1 4 4 =x+ +2=x﹣1+ +3≥2√4+3=7, x−1 x−1 4 当且仅当x﹣1= ,即x=3时取等号, x−1 2x+2 ∴y=x+ 的最小值为7, x−1 故选:C. 3.(5分)(2022春•运城期末)已知x,y R,且(x+2)(y+1)=4,则下列一定正确的为( ) ∈A.x2+y2+4x+2y≥3 B.2x+3y+xy≥3 C.ex+1+ey≥2e D.xy≤2﹣2√3 【解题思路】举反例x=﹣6,y=﹣2可判断选项B、C、D,化简x2+y2+4x+2y=(x+2)2+(y+1)2﹣ 5,从而判断选项A. 【解答过程】解:当x=﹣6,y=﹣2时, (x+2)(y+1)=4成立, 但2x+3y+xy=﹣6<3, ex+1+ey=e﹣5+e﹣2<2e, xy=12>2﹣2√3, 故选项B、C、D错误; x2+y2+4x+2y=(x+2)2+(y+1)2﹣5 ≥2(x+2)(y+1)﹣5=3, 当且仅当x+2=y+1时,等号成立, 故选项A正确; 故选:A. 1 2 4.(5分)(2022春•长治期末)已知正数a,b满足√a2−2a+2+1=a+2b+√4b2+1,则 + 的最小 a b 值为( ) A.7 B.8 C.9 D.10 【解题思路】利用题中的条件构造函数f(x)=x ,即可解出a与b的关系,利用1的变形,即 +√x2+1 可解出. 【解答过程】解:由 , √a2−2a+2+1=a+2b+√4b2+1 ∴ , √(1−a) 2+1+1−a=2b+√(2b) 2+1 令函数 ,f′(x) √x2+1+x 0, f(x)=√x2+1+x = > √x2+1 则函数f(x)单调递增, ∴1﹣a=2b,得a+2b=1, 1 2 1 2 2b 2a √2b 2a ∴ + =(a+2b)( + )= + +5≥2 × +5=9, a b a b a b a b1 当且仅当a=b= 时取等号. 3 故选:C. 5.(5分)(2021春•陕西校级期末)把长为12cm的细铁丝截成两段,各自围成一个正三角形,那么这 两个正三角形面积之和的最小值为( ) A.√3cm2 B.2√3cm2 C.3√2cm2 D.4cm2 【解题思路】把长为12cm的细铁丝截成两段,设其中一段为x,则另一段为12﹣x.则这两个正三角形 √3 x √3 12−x 面积之和= ( ) 2+ ( ) 2,再利用基本不等式的性质即可得出. 4 3 4 3 【解答过程】解:把长为12cm的细铁丝截成两段,设其中一段为x,则另一段为12﹣x. √3 x √3 12−x 则这两个正三角形面积之和= ( ) 2+ ( ) 2 4 3 4 3 √3 √3 (x+12−x) 2 = [x2+(12﹣x)2]≥ × =2√3.当且仅当x=6时取等号. 36 36 2 ∴这两个正三角形面积之和的最小值为2√3cm2. 故选:B. 1 4x y2 6.(5分)(2021秋•怀仁市期末)若两个正实数x,y满足 + =2,且不等式x+ <m2−m有解, x y2 4x 则实数m的取值范围是( ) A.(﹣1,2) B.(﹣∞,﹣2)∪(1,+∞) C.(﹣2,1) D.(﹣∞,﹣1)∪(2+∞) y2 【解题思路】利用“乘1法”与基本不等式的性质,求出x+ 的最小值,然后求出实数m的取值范围. 4x 1 4x 【解答过程】解:∵两个正实数x,y满足 + =2, x y2 ∴ y2 1( y2 )(1 4x) 1(2 4x2 y2 )≥2(2+2)=2, x+ = x+ + = + + 4x 2 4x x y2 2 y2 4x2 当且仅当4x2 y2 且1 4x ,即x=1,y=2时取等号, = + =2 y2 4x2 x y2 y2 ∵不等式x+ <m2−m有解,∴m2﹣m>2, 4x 解不等式可得m>2或m<﹣1.故选:D. m 1 7.(5分)(2021秋•新兴县校级月考)已知m>0,xy>0,当x+y=2时,不等式 + ≥2恒成立,则m x y 的取值范围是( ) A.√2≤m<2 B.m≥1 C.0<m≤1 D.1<m≤2 1 m 1 1 m 1 1 【解题思路】根据题意可得 (x+y)=1,且x>0,y>0,从而 + = (x+y)( + )= (m+1 2 x y 2 x y 2 my x 1 √my x 1 m 1 + + )≥ (m+1+2 ⋅ )= (m+1+2√m),进一步利用基本不等式并结合不等式 + ≥2 x y 2 x y 2 x y 恒成立即可求解. 1 【解答过程】解:由xy>0,x+y=2,得 (x+y)=1,且x>0,y>0, 2 m 1 1 m 1 1 my x 1 √my x 1 又m>0,所以 + = (x+y)( + )= (m+1+ + )≥ (m+1+2 ⋅ )= (m+1+2 x y 2 x y 2 x y 2 x y 2 √m), {x+ y=2 2√m 2 当且仅当 my x ,即x= ,y = 时等号成立, = √m+1 √m+1 x y m 1 又不等式 + ≥2恒成立, x y 1 所以 (m+1+2√m)≥2,即(√m)2+2√m−3≥0,解得√m≥1,即m≥1, 2 故选:B. 8.(5分)(2022春•南充期末)△ABC满足 → → ,∠BAC=60°,设M是△ABC内的一点 AB⋅AC=2√3 (不在边界上),定义f(M)=(x,y,z),其中x,y,z分别表示△MBC,△MCA,△MAB的面积, 3 1 9 若f(M)=(x,y, ),则 + 的最小值为( ) 2 x y 32 A.24 B.9 C.16 D. 3 【解题思路】由数量积公式可求得| → |•| → |=4√3,由此求得△ABC的面积,进而得到x+y= 3 ,且x AB AC 2 1 9 2 1 9 >0,y>0,再由 + = (x+y)( + ),利用基本不等式即可求解. x y 3 x y【解答过程】解:∵ → → ,∠BAC=60°, AB⋅AC=2√3 ∴| → |•| → |cos∠BAC=2 ,则| → |•| → |=4 , √3 √3 AB AC AB AC ∴S△ABC = 1 | A → B |•| A → C |sin∠BAC= 1 ×4√3× √3 =3, 2 2 2 又S△ABC =S△MBC +S△MCA +S△MBA =3, 3 3 即x+y+ =3,即x+y= ,且x>0,y>0, 2 2 1 9 2 1 9 2 y 9x 2 √ y 9x 32 ∴ + = (x+y)( + )= (1+9+ + )≥ (10+2 ⋅ )= , x y 3 x y 3 x y 3 x y 3 3 9 当且仅当x= ,y= 时取等号. 8 8 故选:D. 二.多选题(共4小题,满分20分,每小题5分) 9.(5分)(2022春•湖南期末)下列函数的最小值为8的是( ) 16 16 A.y=x+ B.y=|sinx|+ x |sinx| C. x2 64 D.y=x2﹣2x+9 y= + 4 x2 【解题思路】运用基本不等式或二次函数的性质逐项分析即可. 【解答过程】解:对于A,当x<0时,显然不满足题意. 16 对于B,因为0<|sinx|≤1,y=|sinx|+ ≥2√16=8,当且仅当|sinx|=4时,等号成立; |sinx| 因为等号取不到,所以其最小值不为8,B不符合题意. 对于C,y x2 64 8,当且仅当x2=16,即x=±4时,等号成立,所以其最小值为8,C符合 = + ≥2√16= 4 x2 题意. 对于D,y=x2﹣2x+9=(x﹣1)2+8≥8,当x=1时,取得最小值,D符合题意. 故选:CD. 10.(5分)已知a、b均为正实数,则下列不等式不一定成立的是( ) 1 1 1 A.a+b+ ≥3 B.(a+b)( + )≥4 √ab a ba2+b2 2ab C. ≥a+b D. ≥√ab √ab √a+b 【解题思路】由已知结合基本不等式及相关结论,不等式的性质分别检验各选项即可判断. 【解答过程】解:因为a、b均为正实数, 1 1 1 a+b+ ≥2√ab+ ≥2√2,当且仅当a=b且2√ab= 时取等号,A错误; √ab √ab √ab 1 1 b a √a b (a+b)( + )=2+ + ≥2+2 ⋅ =4, a b a b b a b a 当且仅当 = 时取等号,B正确; a b a2+b2 令 √a=x , √b=y , 则 −( a+b ) √ab x4+ y4 x4+ y4−x3y−x y3 (x−y)(x3−y3 ) (x−y) 2 (x2+xy+ y2 ) = −(x2+ y2 )= = = ≥0,当 x=y 时 xy xy xy xy 取等号, a2+b2 所以 ≥(a+b),C正确; √ab 当a 1,b 1时, 2ab √ 2 , √1,而 2ab ,D 错误. = = = √ab= <√ab 2 3 √a+b 15 6 √a+b 故选:AD. 11.(5分)(2022春•沈阳期末)已知x>0,y>0且3x+2y=10,则下列结论正确的是( ) A.0<y<5 B.√3x+√2y的最大值为2√5 100 6 C.x2+y2的最小值为 D.xy的最大值为 13 25 【解题思路】由不等式的性质可得3x=10﹣2y>0,从而判断选项A; 由不等式可得(√3x+√2y)2≤2(3x+2y),从而化简判断选项B; 10−3x 13 由3x+2y=10化简y= ,从而化简x2+y2= x2﹣15x+25,利用二次函数的性质求最小值即可判 2 4 断选项C; 由基本不等式得2√3x⋅2y≤3x+2y,从而化简判断选项D即可. 【解答过程】解:∵x>0,y>0,3x+2y=10, ∴3x=10﹣2y>0, 故0<y<5,故选项A正确; ∵(√3x+√2y)2≤2(3x+2y), 即(√3x+√2y)2≤20, ∴√3x+√2y≤2√5, 5 5 当且仅当3x=2y,即x= ,y= 时,等号成立, 3 2 故√3x+√2y的最大值为2√5, 故选项B正确; ∵3x+2y=10, 10−3x ∴y= , 2 10−3x 故x2+y2=x2+( )2 2 13 = x2﹣15x+25, 4 由二次函数的性质知, 30 13 30 30 100 当x= 时取得最小值 ×( )2﹣15× +25= , 13 4 13 13 13 故选项C正确; ∵x>0,y>0,3x+2y=10, ∴2√3x⋅2y≤3x+2y, 即2√3x⋅2y≤10, 即√3x⋅2y≤5, 25 故xy≤ , 6 5 5 当且仅当3x=2y,即x= ,y= 时,等号成立, 3 2 25 故xy的最大值为 , 6 故选项D错误; 故选:ABC. 12.(5分)(2022春•保定期末)已知正实数x,y满足3x+y+xy﹣13=0,且2t2﹣t﹣4≤2y﹣xy恒成立, 则t的取值可能是( )3 3 A.− B.﹣1 C.1 D. 2 2 【解题思路】先根据题意及基本不等式可得 x+y≥4,进而得到2y﹣xy≥﹣1,由此问题可转化为2t2﹣t ﹣3≤0,解出即可得到答案. 【解答过程】解:∵3x+y+xy﹣13=0, ∴(x+1)y=﹣3x+13, 又x>0,则x+1>1≠0, −3x+13 16 ∴y= =−3+ , x+1 x+1 16 16 ∴x+ y=x+ −3=x+1+ −4≥2√16−4=4,当且仅当x=3时等号成立, x+1 x+1 ∴2y﹣xy=3(x+y)﹣13≥﹣1, 又2t2﹣t﹣4≤2y﹣xy恒成立, 3 ∴2t2﹣t﹣3≤0,解得−1≤t≤ . 2 故选:BCD. 三.填空题(共4小题,满分20分,每小题5分) 2 1 13.(5分)(2022春•让胡路区校级期末)已知x>0,y>0, + =1,则x+y的最小值为 3+2√2 . x y 2 1 2y x 【解题思路】由题意得x+y=(x+y)( + )= + +3,从而利用基本不等式求最小值. x y x y 2 1 【解答过程】解:∵x>0,y>0, + =1, x y 2 1 ∴x+y=(x+y)( + ) x y 2y x √2y x = + +3≥2 ⋅ +3 x y x y =2√2+3, 2y x 当且仅当 = ,即x=2+√2,y=√2+1时,等号成立, x y 故x+y的最小值为2√2+3, 故答案为:2√2+3. 14.(5分)(2020秋•盘龙区期末)为了调查盘龙江的水流量情况,需要在江边平整出一块斜边长为 13m169 的直角三角形空地建水文观测站,该空地的最大面积是 m2. 4 【解题思路】设直角三角形的两个直角边长分别为a,b,利用勾股定理以及基本不等式即可求出ab的 最大值,进而可以求解. 【解答过程】解:设直角三角形的两个直角边长分别为a,b, 则由已知可得a2+b2=132=169, 169 169 所以169≥2ab,解得ab≤ ,当且仅当a=b时,ab取得最大值为 , 2 2 1 又空地的面积为S= ab, 2 1 169 169 所以空地的面积的最大值为 × = , 2 2 4 169 故答案为: . 4 b 15.(5分)(2022春•沙坪坝区校级期末)已知函数f(x)=a2x2−x+ (a>√2)的值域是[0,+∞), 8 则a4+4b2的最小值为 4 . √2 a2−2b 【解题思路】利用二次函数的最值,解出a与b的关系式,再利用基本不等式,即可解出. b 【解答过程】解:∵函数f(x)=a2x2−x+ (a>√2)的值域是[0,+∞), 8 b 4a2× −1 ∴ 8 0, = 4a2 ∴a2b=2, ∴a4+4b2 (a2−2b) 2+4a2b a2﹣2b 8 , = = + a2−2b a2−2b a2−2b ∵a>√2且a2b=2, ∴0<b<1, ∴a2﹣2b>0, ∴a2﹣2b 8 2√ 8 , + ≥ (a2−2b)× =4√2 a2−2b a2−2b8 当且仅当a❑ 2−2b= 时取等号. a2−2b 故答案为:4√2. 2 1 16.(5分)(2021秋•锦州期末)已知实数x>0,y>0,且x+2y+ + =6,如果存在实数m使得 x y m≤x+2y恒成立,则m的最大值为 2 . 2 1 【解题思路】依题意求m≤(x+2y) ,由6=x+2y+ + ,后两项通分化为关于x+2y的关系式,应 min x y 用基本不等式求得2≤x+2y≤4,问题化为存在实数m,使得m≤x+2y恒成立问题,即可得出m的最大 值. 2 1 【解答过程】解:由x>0,y>0时,x+2y+ + =6, x y x+2y 2 1 x+2y + = 8 所以6=x+2y+ + =x+2y+ ≥(x+2y) 1 x+2y 2 (x+2y)+ ,当且仅当x=2y时 x y xy ×( ) x+2y 2 2 取等号, 所以(x+2y)2﹣6(x+2y)+8≤0, 解得2≤x+2y≤4; 又存在实数m,对于任意x,y,使得m≤x+2y恒成立, 所以m的最大值为2. 故答案为:2. 四.解答题(共6小题,满分70分) 17.(10分)(2022春•保定月考)已知a+10b=1(a>0,b>0). (1)求ab的最大值; 1 1 (2)求 + 的最小值. a b 【解题思路】(1)直接运用基本不等式求解; (2)原式要变凑出常数,原式乘以数1即可. 【解答过程】解:(1)因为a>0,b>0,所以a+10b=1≥2√10ab, 1 所以ab≤ , 40 1 1 当且仅当a=10b,即a= ,b= 时,等号成立, 2 201 所以ab的最大值为 ; 40 (2)因为a+10b=1(a>0,b>0), 1 1 1 1 10b a 所以 + =(a+10b)( + )=11+ + ≥11+2√10, a b a b a b √10−1 10−√10 当且仅当a=√10b,即a= ,b= 时,等号成立, 9 90 1 1 所以 + 的最小值为11+2√10. a b 9 18.(12分)(2022春•达州期末)(1)已知x>3,求x+ 的最小值; x−2 1 1 (2)已知x>0,y>0,且3x+2y﹣1=0,证明: + ≥4. 3x 2y 9 9 【解题思路】(1)x+ 可化为 x﹣2+ +2,再由基本不等式求其最值. x−2 x−2 1 1 1 1 (2)由条件可得 + =( + )(3x+2y),结合基本不等式完成证明. 3x 2y 3x 2y 【 解 答 过 程 】 解 : ( 1 ) 由 题 干 可 知 x > 3 , 故 x﹣ 2 > 1 , 原 式 变 形 : 9 9 x+ =x−2+ +2≥6+2=8. x−2 x−2 9 当且仅当x−2= ,解得大病x=5时,取到等号. x−2 9 所以x+ 最小值8. x−2 (2)由题干知x>0,y>0,3x+2y﹣1=0,变形得到3x+2y=1. 则 原 式 变 形 : 1 1 1 1 1 1 2y 3x √2y 3x + =( + )×1=( + )(3x+2y)=1+ + +1≥2+2 ⋅ =4. 3x 2y 3x 2y 3x 2y 3x 2y 3x 2y 2y 3x 1 1 1 1 当且仅当 = 时,即y= ,x= 时取等号,所以 + ≥4成立. 3x 2y 4 6 3x 2y 19.(12分)(2021秋•昌邑区校级月考)(1)用篱笆围成一个面积为64m2的矩形菜园,问这个矩形的 长、宽各为多少时,所用篱笆最短?最短的篱笆长多少? (2)用长为100m的篱笆围成一个矩形菜园,问这个矩形的长、宽各为多少时,菜园的面积最大,最大 面积是多少?【解题思路】设矩形菜园的长为xm,宽为ym,x>0,y>0,由基本不等式计算可得(1)(2)的所求. 【解答过程】解:(1)设矩形菜园的长为xm,宽为ym,x>0,y>0, 则xy=64,篱笆的长为2(x+y)m. x+ y 由 ≥√xy,可得x+y≥2√64=16, 2 所以2(x+y)≥32,等号当且仅当x=y时成立, 此时x=y=8,此时2(x+y)=32m, 所以这个矩形的长、宽都为8m时,所用篱笆最短,最短的篱笆长32m; (2)设矩形的长和宽分别为xm,ym,x>0,y>0, 所以2(x+y)=100, 即x+y=50, 因为x>0,y>0, x+ y 所以矩形的面积S=xy≤( )2=625, 2 当且仅当x=y=25时取“=”, 所以当长和宽都为25m时,面积最大为625m2. 20.(12分)(2020秋•安庆期末)已知正实数x,y满足4x+4y=1. (1)求xy的最大值; 4 1 (2)若不等式 + ≥a2+5a恒成立,求实数a的取值范围. x y 【解题思路】(1)由已知结合基本不等式即可直接求解xy的最大值; 4 1 (2)先利用乘1法求出 + 的最小值,然后结合二次不等式的求法即可求解a的范围. x y 1 1 【解答过程】(1)解:4x+4y=1,所以 =x+ y≥2√xy,解得 xy≤ , 4 64 1 当且仅当 x= y= 取等号, 8 1 ∴xy 的最大值为 . 64 4 1 4 1 16 y 4x √16 y 4x (2)解: + =( + )(4x+4 y)=20+ + ≥20+2 ⋅ =36, x y x y x y x y 1 1 当且仅当 x= ,y= 取等号, 6 12 ∴a2+5a≤36,解得﹣9≤a≤4.即a的取值范围是[﹣9,4]. 21.(12分)(2021秋•亭湖区校级期中)已知正实数x,y满足等式x+y=2. 2 1 (1)若不等式 + ≥m2+4m恒成立,求实数m的取值范围; x 2y 4 4 (2)求 + 的最小值. x2 y2 2 1 9 【解题思路】(1)由已知利用基本不等式求出 + 的最小值,代入 ≥m2+4m求出m的范围即可; x 2y 4 4 4 16 8 1 (2)由题意可将 + 化简为 − ,令 =t(t≥1),代入的t的二次函数求最值即可. x2 y2 x2y2 xy xy 2 1 1 2 1 1 5 2y x 1 5 √2y x 【解答过程】解:(1)∵ + = ( + )(x+y)= ( + + )≥ ( +2 ⋅ x 2y 2 x 2y 2 2 x 2y 2 2 x 2y 9 )= , 4 2 2 1 9 当且仅当x=2y= 时, + 有最小值 , 3 x 2y 4 2 1 由不等式 + ≥m2+4m恒成立, x 2y 9 ∴ ≥m2+4m恒成立, 4 9 1 ∴− ≤m≤ , 2 2 9 1 故实数m的取值范围[− , ]; 2 2 (2)由 4 4 4(x2+ y2 ) 4[(x+ y) 2−2xy] 16 8 , + = = = − x2 y2 x2y2 x2y2 x2y2 xy 1 由题意可得x+y=2≥2√xy,即0<xy≤1,所以 ≥1, xy 1 16 8 1 令 =t(t≥1),可得 − =16t2﹣8t=16(t− )2﹣1, xy x2y2 xy 4 4 4 所以当t=1时, + 有最小值8. x2 y2 22.(12分)(2021秋•湖州期中)如图设矩形 ABCD(AB>AD)的周长为40cm,把△ABC沿AC向 △ADC翻折成为△AEC,AE交DC于点P.设AB=xcm.1 (Ⅰ)若DP> AB,求x的取值范围; 3 (Ⅱ)设△ADP面积为S,求S的最大值及相应的x的值. 【解题思路】(Ⅰ)由折叠性质可知△ADP≌△CEP,进而可得AP=PC=(x﹣a),再利用勾股定理 得到(20﹣x)2+a2=(x﹣a)2,化简整理求出a,根据AB>AD求出x的范围即可; 200 (Ⅱ)S=300−10(x+ ),利用基本不等式即可求出S的最大值以及相应的x的值. x 【解答过程】解:(Ⅰ)由矩形周长为40cm,可知AD=(20﹣x)cm,设DP=acm,则PC=(x﹣a) cm, ∵△ADP≌△CEP,∴AP=PC=(x﹣a)cm. 在Rt△ADP中,AD2+DP2=AP2,即(20﹣x)2+a2=(x﹣a)2, 200 得a=20− , x 200 1 由题意,20− > x,即x2﹣60x+600<0, x 3 解得30−10√3<x<30+10√3, 由AB>AD得,10<x<20,∴30−10√3<x<20, 即x的取值范围是(30−10√3,20). 1 1 200 (Ⅱ)S= AD⋅DP= (20−x)(20− ),10<x<20. 2 2 x 200 化简得S=300−10(x+ ). x 200 ∵x>0,∴x+ ≥20√2, x 200 200 当且仅当x= ,即x=10√2时,(x+ ) =20√2,S =300−200√2cm2. x x min max