第04讲基本不等式及其应用_高中三年全科资料_高考数学《必刷5000题》2025版_2025高考数学必刷5000题（解析版分章节PDF）

第4讲 基本不等式及其应用 知识梳理 1、基本不等式 a+b a+b 如果a>0，b>0，那么 ab≤ ，当且仅当a=b时，等号成立．其中， 叫作a， 2 2 b的算术平均数， ab叫作a，b的几何平均数．即正数a，b的算术平均数不小于它们的几何 平均数． 基本不等式1：若a，b∈R，则a2+b2≥2ab，当且仅当a=b时取等号； a+b 基本不等式2：若a，b∈R+，则 ≥ ab(或a+b≥2 ab)，当且仅当a=b时取等 2 号． 注意(1)基本不等式的前提是“一正”“二定”“三相等”；其中“一正”指正数，“二定”指求 最值时和或积为定值，“三相等”指满足等号成立的条件．(2)连续使用不等式要注意取得一 致． 【解题方法总结】 1、几个重要的不等式 (1)a2≥0a∈R  , a≥0a≥0  ,a  ≥0a∈R  . a+b (2)基本不等式：如果a,b∈R+，则 ≥ ab(当且仅当“a=b”时取“ ”)． 2 1 a b 特例：a>0,a+ ≥2; + ≥2(a,b同号)． a b a (3)其他变形： a+b ①a2+b2≥  2 (沟通两和a+b与两平方和a2+b2的不等关系式) 2 a2+b2 ②ab≤ (沟通两积ab与两平方和a2+b2的不等关系式) 2 a+b ③ab≤ 2  2 (沟通两积ab与两和a+b的不等关系式) 2 a+b a2+b2 ④重要不等式串： ≤ ab≤ ≤ a,b∈R+ 1 1 2 2 + a b  即 调和平均值≤几何平均值≤算数平均值≤平方平均值(注意等号成立的条件)． 2、均值定理 已知x,y∈R+． x+y (1)如果x+y=S(定值)，则xy≤ 2  2 S2 = (当且仅当“x=y”时取“=”)．即“和为定 4 值，积有最大值”． (2)如果xy=P(定值)，则x+y≥2 xy=2 P(当且仅当“x=y”时取“=”)．即积为定值， 和有最小值”． 3、常见求最值模型 n n 模型一：mx+ ≥2 mn(m>0,n>0)，当且仅当x= 时等号成立； x m n n 模型二：mx+ =m(x-a)+ +ma≥2 mn+ma(m>0,n>0)，当且仅当x- x-a x-a 第 页 共 页 47 3427n a= 时等号成立； m x 1 1 c 模型三： = ≤ (a>0,c>0)，当且仅当x= 时等号成 ax2+bx+c c 2 ac+b a ax+b+ x 立； mx(n-mx) 1 mx+n-mx 模 型 四 ： x ( n - mx ) = ≤ ⋅  m m 2  2 = n2 n m>0,n>0,00,b>0 2  2ab B. ≤ aba>0,b>0 a+b  a+b a2+b2 C. ≤ a>0,b>0 2 2  D.a2+b2≥2 aba>0,b>0  【答案】C 1 a+b 【解析】由图知：OC= AB= ,OD=OB-BD 2 2  a+b = -b 2  a-b = 2  ， a2+b2 在Rt△OCD中，CD= OC2+OD2= ， 2 a+b a2+b2 所以OC≤OD，即 ≤ a>0,b>0 2 2  ， 故选：C 60 (2024·全国·高三专题练习)已知x，y都是正数，且x≠y，则下列选项不恒成立的是 ( ) x+y x y 2xy 1 A. > xy B. + >2 C. < xy D.xy+ >2 2 y x x+y xy 【答案】D 【解析】x，y都是正数， x+y y x 2xy 2xy 由基本不等式， ≥ xy， + ≥2， ≤ = xy，这三个不等式都是当 2 x y x+y 2 xy 且仅当x=y时等号成立，而题中x≠y，因此等号都取不到，所以ABC三个不等式恒成 立； 第 页 共 页 48 34271 1 xy+ ≥2中当且仅当xy=1时取等号，如x= ,y=2即可取等号，D中不等式不恒 xy 2 成立． 故选：D． 61 (2024·江苏·高三专题练习)下列运用基本不等式求最值，使用正确的个数是 ( ) a b a b a b ①已知ab≠0，求 + 的最小值；解答过程： + ≥2 × =2； b a b a b a x2+5 1 ②求函数y= 的最小值；解答过程：可化得y= x2+4+ ≥2； x2+4 x2+4 2 2 2x ③设x>1，求y=x+ 的最小值；解答过程：y=x+ ≥2 ， x-1 x-1 x-1 2 2x 当且仅当x= 即x=2时等号成立，把x=2代入2 得最小值为4． x-1 x-1 A.0个 B.1个 C.2个 D.3个 【答案】A a b 【解析】对①：基本不等式适用于两个正数，当ab<0， 与 均为负值， b a a b a 此时 + =- - b a b  b +- a      a ≤-2 - b  b ⋅- a  =-2， a b 当且仅当 = ，即a=b<0时等号成立，故①的用法有误，故①错误； b a 1 对②：y= x2+4+ ≥2， x2+4 1 当且仅当 x2+4= ，即 x2+4=1时取等号， x2+4 但 x2+4≥2，则等号取不到，故②的用法有误； 2 2 对③：x>1，x-1>0，y=x+ =x-1+ +1≥2 2+1， x-1 x-1 当且仅当x-1= 2，即x= 2+1时取等号，故③的用法有误； 故使用正确的个数是0个， 故选：A. 2 题型二：直接法求最值 【解题方法总结】 直接利用基本不等式求解，注意取等条件． 62 (2024·河北·高三学业考试)若x，y∈R ，且x+2y=3，则xy的最大值为 ． + 9 【答案】 8 【解析】由题知，x，y∈R ，且x+2y=3 + 因为x+2y≥2 x⋅2y， 所以3≥2 x⋅2y， 9 所以9≥8xy，即xy≤ ， 8 3 3 当且仅当x=2y，即x= ,y= 时，取等号， 2 4 9 故答案为： 8 63 (2024·重庆沙坪坝·高三重庆南开中学校考阶段练习)若a，b>0，且ab=a+b+3，则ab 第 页 共 页 49 3427的最小值是 ． 【答案】9 【解析】因为a+b=ab-3≥2 ab(当且仅当a=b时，等号成立)， 所以( ab)2-2 ab-3≥0， 所以( ab-3)( ab+1)≥0，所以 ab≥3，所以ab≥9， 所以ab的最小值为9. 故答案为：9 64 (2024·天津南开·统考一模)已知实数a>0,b>0,a+b=1，则2a+2b的最小值为 . 【答案】2 2 【解析】∵a>0，b>0，a+b=1， 1 ∴2a+2b≥2 2a×2b=2 2a+b=2 2，当且仅当2a=2b即a=b= 时取等号. 2 故答案为：2 2. 3 题型三：常规凑配法求最值 【解题方法总结】 1、通过添项、拆项、变系数等方法凑成和为定值或积为定值的形式． 2、注意验证取得条件． 65 (2024·全国·高三专题练习)若x>-2，则fx  1 =x+ 的最小值为 . x+2 【答案】0 1 【解析】由x>-2，得x+2>0， >0， x+2 1 1 1 所以f(x)=x+ =x+2+ -2≥2 (x+2)× -2=0， x+2 x+2 x+1 1 当且仅当x+2= 即x=-1时等号成立. x+2 故答案为：0 4 66 (2024·全国·高三专题练习)已知x>0，则2x+ 的最小值为 . 2x+1 【答案】3 4 4 【解析】2x+ =2x+1+ -1≥2 2x+1 2x+1 2x+1  4 ⋅ -1=3，当且仅当2x+ 2x+1 1 1=2，即x= 时，等号成立. 2 故答案为：3. x2+2x+2 67 (2024·全国·高三专题练习)若x>1，则 的最小值为 x-1 【答案】2 5+4/4+2 5 【解析】由x>1，则x-1>0. 因为x2+2x+2=x-1  2+4x-1  +5， x2+2x+2 所以 =x-1 x-1  5 + +4≥2 x-1 x-1  5 ⋅ +4=2 5+4， x-1 5 当且仅当x-1= ，即x= 5+1时等号成立， x-1 x2+2x+2 故 的最小值为2 5+4. x-1 第 页 共 页 50 3427故答案为：2 5+4. 68 (2024·上海浦东新·高三华师大二附中校考阶段练习)若关于x的不等式x2+bx+c≥0(b 1+2b+4c >1)的解集为R，则 的最小值为 ． b-1 【答案】8 b2 【解析】因为不等式x2+bx+c≥0(b>1)的解集为R，则Δ=b2-4c≤0⇒c≥ ， 4 因为b>1，所以b-1>0， 1+2b+4c b2+2b+1 (b-1)2+4(b-1)+4 4 ∴ ≥ = =(b-1)+ +4≥ b-1 b-1 b-1 b-1 4 2 (b-1)× +4=8． b-1 4 当且仅当b-1= ，即b=3时，取到等号． b-1 故答案为：8 4 题型四：消参法求最值 【解题方法总结】 消参法就是对应不等式中的两元问题，用一个参数表示另一个参数，再利用基本不等式 进行求解．解题过程中要注意“一正，二定，三相等”这三个条件缺一不可！ 69 (2024·全国·高三专题练习)已知正实数a，b满足ab+2a-2=0，则4a+b的最小值是 ( ) A.2 B.4 2-2 C.4 3-2 D.6 【答案】B 2 【解析】由ab+2a-2=0，得a= ， b+2 8 8 8 所以4a+b= +b= +(b+2)-2≥2 ⋅(b+2)-2=4 2-2， b+2 b+2 b+2 2 8 2 当且仅当a= , =b+2，即a= ,b=2 2-2取等号. b+2 b+2 2 故选：B. 1 1 70 (2024·全国·高三专题练习)若x,y∈R+，(x-y)2=(xy)3，则 + 的最小值为 . x y 【答案】2 1 1 【解析】因为(x-y)2=(xy)3且x,y∈R+，则两边同除以(xy)2，得 - y x  2 =xy， 1 1 又因为 + x y  2 1 1 = - y x  2 1 1 1 +4 =xy+4 ≥2 xy⋅4 =4，当且仅当xy= xy xy xy 1 1 1 4 ，即x=2+ 2,y=2- 2时等号成立，所以 + ≥ 4=2. xy x y 故答案为:2 71 (2024·全国·高三专题练习)已知x>0，y>0，满足x2+2xy-2=0，则2x+y的最小值是 ． 【答案】 6. 2-x2 1 x 【解析】由x2+2xy-2=0，得y= = - ，x∈0, 2 2x x 2  第 页 共 页 51 34271 x 3x 1 3x 1 3 所以2x+y=2x+ - = + ≥2⋅ ⋅ =2⋅ = 6. x 2 2 x 2 x 2 3x 1 6 当且仅当 = 即x= 时等号成立， 2 x 3 所以2x+y的最小值是 6. 故答案为： 6. 5 题型五：双换元求最值 【解题方法总结】 若题目中含是求两个分式的最值问题，对于这类问题最常用的方法就是双换元，分布运 用两个分式的分母为两个参数，转化为这两个参数的不等关系． 1、代换变量，统一变量再处理． 2、注意验证取得条件． 72 (2024·浙江省江山中学高三期中)设a>0，b>0，若a2+b2- 3ab=1，则 3a2-ab的最 大值为 ( ) A.3+ 3 B.2 3 C.1+ 3 D.2+ 3 【答案】D 【解析】解：法一：(基本不等式) 设c= 3a-b，则 3a2-ab=a( 3a-b)=ac， 条件a2+b2- 3ab=1⇔a2+c2- 3ac=1， 所以 3ac+1=a2+c2≥2ac，即ac≤2+ 3. 故选：D. 3 法二：(三角换元)由条件a- b 2  2 1 + b2=1， 4 故可设   a b - 2 3 b=cosθ ，即  a b= = 2 c s o i s n θ θ + 3sinθ ,，  =sinθ  2 由于a>0，b>0，故  cosθ+ 3sinθ>0 ，解得0<θ< 5π 2sinθ>0 6 所以，  a=cosθ+ 3sinθ ,0<θ< 5π b=2sinθ 6  ， π 所以 3a2-ab= 3+2sin2θ≤2+ 3,当且仅当θ= 时取等号. 4 故选：D. 4 a+b 73 (2024·天津南开·一模)若a>0，b>0，c>0，a+b+c=2，则 + 的最小值为 a+b c ． 【答案】2+2 2 【解析】由题意，a>0，b>0，c>0，a+b+c=2得：a+b=2-c， 设2-c=m,c=n,(m>0,n>0) ，则m+n=2 ， 4 a+b 4 2-c 4 2 4 2 故 + = + = + -1= + -1 a+b c 2-c c 2-c c m n m+n 4 2 = × + 2 m n  2n m 2n m -1=3+ + -1≥2+2 ⋅ =2+2 2 ， m n m n 当且仅当m2=2n2 ，即m=4-2 2,n=c=2 2-2 时取得等号， 第 页 共 页 52 34274 a+b 故 + 的最小值为2+2 2， a+b c 故答案为：2+2 2 1 1 74 (2024·全国·高三专题练习)已知a>0，b>0，a+2b=1，则 + 取到最小值 3a+4b a+3b 为 ． 3+2 2 【答案】 ． 5 3λ+μ=1 【解析】令a+2b=λ(3a+4b)+μ(a+3b)=(3λ+μ)a+(4λ+3μ)b，∴{ ⇒ 4λ+3μ=2 1   λ= 5 ，  2 μ=  5 1 1 1 1 ∴ + = + 3a+4b a+3b 3a+4b a+3b  1 2 ⋅  (3a+4b)+ (a+3b)  5 5  3 = + 5 1 2(a+3b) 3a+4b  + 5  3a+4b a+3b  a+2b=1 3 2 2(a+3b) 3a+4b 3+2 2 ≥ 5 + 5 3a+4b ⋅ a+3b = 5 ，当且仅当{2(a+3b) 3a+4b 时，等号成立， ⋅ 3a+4b a+3b 1 1 3+2 2 即 + 的最小值是 ． 3a+4b a+3b 5 6 题型六：“1”的代换求最值 【解题方法总结】 1的代换就是指凑出1，使不等式通过变形出来后达到运用基本不等式的条件，即积为定 值，凑的过程中要特别注意等价变形． 1、根据条件，凑出“1”，利用乘“1”法． 2、注意验证取得条件． x y 75 (2024·安徽蚌埠·统考二模)若直线 + =1(a>0,b>0)过点2，3 a b  ，则2a+b的最小 值为 ． 【答案】7+4 3/4 3+7 x y 【解析】∵直线 + =1(a>0,b>0)过点2，3 a b  ， 2 3 ∴ + =1． a b ∴2a+b=2a+b  2 3  + a b  2b 6a b 3a =7+ + ≥7+4 ⋅ =7+4 3，当且仅当b= a b a b 3a，即a=2+ 3，b=2 3+3时取等号． ∴2a+b的最小值为7+4 3． 故答案为：7+4 3． 4-2b 1 76 (2024·河北·高三校联考阶段练习)已知a>0,b>0,a+2b=3，则 + 的最小值 a 2b 为 . 7 【答案】 3 第 页 共 页 53 3427【解析】∵a>0,b>0,a+2b=3， 4-2b 1 a+1 1 1 1 1 ∴ + = + =1+  + a 2b a 2b 3 a 2b  a+2b  1 2b a =1+ 2+ + 3 a 2b  4 ≥1+ 3 7 = ， 3 3 4-2b 1 7 当且仅当a=2b= 时取等号，则 + 的最小值为 . 2 a 2b 3 7 故答案为： 3 1 1 1 77 (2024·湖南衡阳·高三校考期中)已知x> ，y>2，且3x+y=7，则 + 的最 3 3x-1 y-2 小值为 . 【答案】1 【解析】因为3x+y=7，所以3x-1+y-2=4， 3x-1 y-2 即 + =1， 4 4 1 3x-1 y-2 因为x> ，y>2，所以 >0, >0， 3 4 4 1 1 1 1 + = + 3x-1 y-2 3x-1 y-2  3x-1 y-2  + 4 4  1 y-2 3x-1 1 1 y-2 3x-1 = + + + ≥ +2 × =1， 4 4(3x-1) 4(y-2) 4 2 4(3x-1) 4(y-2) y-2 3x-1 当且仅当 = ，即x=1,y=4时取等号. 4(3x-1) 4(y-2) 1 1 所以 + 的最小值为1. 3x-1 y-2 故答案为：1 4 78 (2024·山东青岛·高三山东省青岛第五十八中学校考阶段练习)已知正实数a,b满足 a+b 1 + =1，则a+2b的最小值为 . b+1 【答案】8 4 1 【解析】因为 + =1， a+b b+1 4 1 所以a+2b= + a+b b+1  a+b  +b+1   -1  4b+1 =4+1-1+  a+b 4b+1 + ≥4+2 a+b b+1  a+b ⋅ =8， a+b b+1 4b+1 当且仅当  a+b = ，即a=4,b=2时，取等号， a+b b+1 所以a+2b的最小值为8. 故答案为：8. 7 题型七：齐次化求最值 【解题方法总结】 齐次化就是含有多元的问题，通过分子、分母同时除以得到一个整体，然后转化为运用基 本不等式进行求解． ac 3c 3 79 (2024·全国·高三专题练习)已知正实数a，b，c，a+b=3，则 + + 的最小值 b ab c+1 第 页 共 页 54 3427为 ． 【答案】2 6-2/ -2+2 6 (a+b)2 【解析】由正实数a，b，a+b=3，可得3= ， 3 ac 3c 3 a 3 所以 + + =c× + b ab c+1 b ab  (a+b)2 a2+ 3 3 3 + =c× + c+1 ab c+1 4a2+2ab+b2 3 4a +b 2 =c× + =c× + + 3ab c+1 3b 3a 3  3 + c+1 4a b 4a b 4 4a b 2 4 而 + ≥2 ⋅ = ，当且仅当 = 即a= ,b= 时取等号， 3b 3a 3b 3a 3 b a 3 3 ac 3c 3 4 2 故 + + ≥c + b ab c+1 3 3  3 3 + =2(c+1)+ -2 c+1 c+1 ≥2 6-2 ， 3 6 当且仅当2(c+1)= 时，即c= -1 时取等号， c+1 2 故答案为：2 6-2 2 a 80 (2024·全国·高三专题练习)已知a，b为正实数，且2a+b=1，则 + 的最小值为 a 2b ． 【答案】6 2 a 4a+2b a 2b a 【解析】由已知条件得， + = + = + a 2b a 2b a 2b  2b a +4≥2 ⋅ +4=6， a 2b 2b a 2 1 当且仅当 = ，即a= ，b= 时取等号． a 2b 5 5 故答案为：6. 2xy 81 (2024·天津红桥·高三天津市复兴中学校考阶段练习)已知x>0,y>0，则 + x2+4y2 xy 的最大值是 . x2+y2 2 2 【答案】 3 2xy xy 2 1 x 【解析】 + = + ，设t= (t>0)， x2+4y2 x2+y2 x 4y x y y + + y x y x 2 2 1 2t t 3(t3+2t) 3t+ t 所以原式= + = + = = 4 1 t2+4 t2+1 t4+5t2+4 t+ t+ t t  ， 4 t2+5+ t2 2 令u=t+ (t>0),∴u≥2 2. t 3u 3 3 3 2 2 所以原式= = ≤ = = . u2+1 1 1 9 3 u+ 2 2+ 2 u 2 2 4 1 (函数y=u+ 在[2 2,+∞)上单调递增) u 2 2 故答案为： 3 8 题型八：利用基本不等式证明不等式 【解题方法总结】 第 页 共 页 55 3427类似于基本不等式的结构的不等式的证明可以利用基本不等式去组合、分解、运算获得 证明． 82 (2024·全国·高三专题练习)利用基本不等式证明：已知a,b,c都是正数，求证： a+b  b+c  c+a  ≥8abc 【解析】∵a,b,c都是正数，∴a+b≥2 ab>0(当且仅当a=b时取等号)；b+c≥2 bc >0(当且仅当b=c时取等号)；c+a≥2 ca>0(当且仅当c=a时取等号)； ∴a+b  b+c  c+a  ≥2 ab⋅2 bc⋅2 ca=8abc(当且仅当a=b=c时取等号)， 即a+b  b+c  c+a  ≥8abc. 83 (2024·河南·高三校联考阶段练习)已知x，y，z为正数，证明： 1 1 1 x2+y2+z2 (1)若xyz=2，则 + + ≤ ； x y z 2 (2)若2x+y+2z=9，则x2+y2+z2≥9． 2 y2+z2 【解析】(1)因为xyz=2，所以 =yz≤ ， x 2 2 x2+z2 2 x2+y2 同理可得 ≤ ， ≤ ， y 2 z 2 2 2 2 y2+z2 x2+z2 x2+y2 1 1 1 x2+y2+z2 所以 + + ≤ + + ，故 + + ≤ ， x y z 2 2 2 x y z 2 当且仅当x=y=z时等号成立． 1 (2)x2+y2+z2= 22+12+22 9  x2+y2+z2  1 ≥ 2x+y+2z 9  2， 因为2x+y+2z=9，所以x2+y2+z2≥9，当且仅当x=2y=z时等号成立． 84 (2024·四川广安·高三校考开学考试)已知函数fx  =2x+1  +x+m  ，若fx  ≤3的解 集为n,1  ． (1)求实数m，n的值； 1 2 (2)已知a,b均为正数，且满足 + +2m=0，求证：16a2+b2≥8． 2a b 【解析】(1)因为fx  ≤3的解集为n,1  ，所以f(1)≤3，即3+|1+m|≤3，所以|1+m| ≤0， 又|1+m|≥0，所以1+m=0，即m=-1. 所以f(x)=|2x+1|+|x-1|， 1 1 当x<- 时，f(x)=-2x-1-x+1=-3x≤3,得x≥-1，则-1≤x<- ， 2 2 1 1 当- ≤x≤1时，f(x)=2x+1-x+1=x+2≤3，得- ≤x≤1， 2 2 当x>1时，f(x)=2x+1+x-1=3x≤3，得x≤1，不成立， 综上所述：fx  ≤3的解集为[-1,1]， 因为fx  ≤3的解集为n,1  ．所以n=-1. 1 2 (2)由(1)知，m=-1，所以 + =2(a>0,b>0)， 2a b 1 2 1 2 2 1 所以2= + ≥2 ⋅ = ，当且仅当a= ，b=2时，等号成立， 2a b 2a b ab 2 所以ab≥1， 1 所以16a2+b2≥2 16a2b2=8ab≥8，当且仅当a= ，b=2时，等号成立. 2 第 页 共 页 56 34279 题型九：利用基本不等式解决实际问题 【解题方法总结】 1、理解题意，设出变量，建立函数模型，把实际问题抽象为函数的最值问题． 2、注意定义域，验证取得条件． 3、注意实际问题隐藏的条件，比如整数，单位换算等． 85 (2024·全国·高三专题练习)首届世界低碳经济大会在南昌召开，本届大会以“节能减排，绿 色生态”为主题.某单位在国家科研部门的支持下进行技术攻关，采取了新工艺，把二氧化 碳转化为一种可利用的化工产品.已知该单位每月的处理量最少为400吨，最多为600 1 吨，月处理成本y(元)与月处理量x(吨)之间的函数关系可近似的表示为y= x2- 2 200x+80000 ，且处理每吨二氧化碳得到可利用的化工产品价值为100元. (1)该单位每月处理量为多少吨时，才能使每吨的平均处理成本最低？ (2)该单位每月能否获利？如果获利，求出最大利润；如果不获利，则需要国家至少补贴多 少元才能使单位不亏损？ y 1 80000 【解析】(1)由题意知，平均每吨二氧化碳的处理成本为 = x+ -200≥ x 2 x 1 80000 2 x⋅ -200=200； 2 x 1 80000 当且仅当 x= ，即x=400 时等号成立， 2 x 故该当每月处理量为400吨时，才能使每吨的平均处理成本最低为200元. (2)不获利，设该单位每个月获利为S元，则S=100x-y=100x- 1  x2-200x+80000 2  1 1 =- x2+300x-80000 =- x-300 2 2  2-35000， 因为x∈400,600  ，则S∈-80000,-40000  ， 故该当单位每月不获利，需要国家每个月至少补贴40000元才能不亏损. 86 (2024·贵州安顺·高一统考期末)某企业采用新工艺，把企业生产中排放的二氧化碳转化为 一种可利用的化工产品．已知该单位每月的处理量最少为100吨，最多为600吨，月处理 1 成本f(x)(元)与月处理量x(吨)之间的函数关系可近似地表示为f(x)= x2-200x+ 2 80000． (1)该单位每月处理量为多少吨时，才能使月处理成本最低？月处理成本最低是多少元？ (2)该单位每月处理量为多少吨时，才能使每吨的平均处理成本最低？每吨的平均处理成 本最低是多少元？ 【解析】(1)该单位每月的月处理成本： 1 1 f(x)= x2-200x+80000= (x-200)2+60000， 2 2 因100≤x≤600，函数f(x)在区间[100,200]上单调递减，在区间(200,600]上单调递 增， 从而得当x=200时，函数f(x)取得最小值，即f(x) =f(200)=60000. min 所以该单位每月处理量为200吨时，才能使月处理成本最低，月处理成本最低是60000 元. 1 (2)由题意可知：f(x)= x2-200x+80000(100≤x≤600)， 2 第 页 共 页 57 3427fx 每吨二氧化碳的平均处理成本为：  x 80000 x 80000 = + -200≥2 × -200= x 2 x 2 x 200 x 80000 当且仅当 = ，即x=400时，等号成立. 2 x 所以该单位每月处理量为400吨时，每吨的平均处理成本最低，为200元． 87 (2024·湖北孝感·高一统考开学考试)截至2022年12月12日，全国新型冠状病毒的感染人 数突破44200000人.疫情严峻，请同学们利用数学模型解决生活中的实际问题. (1)我国某科研机构新研制了一种治疗新冠肺炎的注射性新药，并已进入二期临床试验阶 段.已知这种新药在注射停止后的血药含量ct  (单位：mg/L)随着时间t(单位：h).的变 化用指数模型ct  =c e-kt描述，假定某药物的消除速率常数k=0.1(单位：h-1)，刚注射 0 这种新药后的初始血药含量c =2000mg/L，且这种新药在病人体内的血药含量不低于 0 1000mg/L时才会对新冠肺炎起疗效，现给某新冠病人注射了这种新药，求该新药对病人 有疗效的时长大约为多少小时？(精确到0.01，参考数据：ln2≈0.693，ln3≈1.099) (2)为了抗击新冠，需要建造隔离房间.如图，每个房间是长方体，且有一面靠墙，底面积 为48a平方米(a>0)，侧面长为x米，且x不超过8，房高为4米.房屋正面造价400元/平 方米，侧面造价150元/平方米.如果不计房屋背面、屋顶和地面费用，则侧面长为多少时， 总价最低？ 【解析】(1)由题意得，c(t)=c e-kt=2000e-0.1t， 0 设该药在病人体内的血药含量变为1000mg/L时需要是时间为t ， 1 1 由c(t)=2000e-0.1t1≥1000，得e-0.1t1≥ ， 1 2 ln2 故-0.1t≥-ln2，∴t≤ ≈6.93h． 0.1 ∴该新药对病人有疗效的时长大约为6.93h． 48a 48a (2)由题意，正面长为 米，故总造价y=400×4× +2×150×4x，即y= x x 76800a +1200x,08，即a>1时，由对勾函数的性质可得，x=8时总价最低； 综上，当01时，x=8时总价最低. 10 题型十：与a+b、平方和、ab有关问题的最值 【解题方法总结】 利用基本不等式变形求解 88 (多选题)(2024·重庆·统考模拟预测)若实数a，b满足a2+b2=ab+1，则 ( ) 第 页 共 页 58 34272 3 1 1 A.a-b≥-1 B.a-b≤ C.ab≥- D.ab≤ 3 3 3 【答案】BC 【解析】∵a2+b2=ab+1, 当ab>0时，a2+b2≥2ab⇒ab+1≥2ab⇒ab≤1，当且仅当a=b=1或a=b=-1时 等号成立，得00,b>0，且a+ =1，则 ( ) b 1 1 1 A. +b的最小值为4 B.a2+ 的最小值为 a b2 4 a 1 1 C. 的最大值为 D. b-a的最小值为 2-1 b 4 2 【答案】ACD 1 1 【解析】 +b= +b a a  1 a+ b  1 1 =1+1+ab+ ≥2+2 ab⋅ =4，当且仅当ab= ab ab 1 a= , 1，即 2 时取等号，则A正确； b=2 a2+ 1 a+ 1 b2 ≥  b 2  2  2 1 ≥ 2  1 2 = 1 ，即a2+ 1 ≥ 1 ，当且仅当ab=1，即   a= 2 , 时取等 4 b2 2 b=2 号，则B错误； b-1 a b b-1 1 1 = = =- - b b b2 b 2  2 1 1 1 a + ，当 = ，即b=2时， 4 b 2 b  1 = ，则C正确； max 4 2 1 1 b-1 b 1 b 1 a=1- b-a= b- = + -1≥2 ⋅ -1= 2-1，当且仅当 2 时 2 2 b 2 b 2 b b= 2 取等号，则D正确. 故选：ACD 90 (多选题)(2024·全国·高三专题练习)已知x>0，y>0，且x+y-xy+3=0，则下列说法 正确的是 ( ) 1 1 1 A.30，b>0，a+b=1，则下列结论正确的是 ( ) 1 1 A.ab的最大值为 B.a2+b2的最小值为 4 2 4 1 C. + 的最小值为9 D. a+ b的最小值为 3 a b 【答案】ABC 【解析】对于A，因为a>0，b>0，a+b=1， a+b 则ab≤ 2  2 1 1 = ，当且仅当a=b= 时取等号，故A正确； 4 2 a+b 对于B，因为 2  2 a2+b2 ≤ ， 2 1 1 1 故a2+b2≥ ，当且仅当a=b= 时取等号，即a2+b2的最小值 ，故B正确； 2 2 2 4 1 4 1 对于C， + = + a b a b  4b a 4b a (a+b)=5+ + ≥5+2 ⋅ =9， a b a b 4b a 1 2 当且仅当 = 且a+b=1，即b= ，a= 时取等号， a b 3 3 4 1 所以 + 的最小值为9，故C正确； a b 1 对于D，( a+ b)2=1+2 ab≤1+2× =2， 2 1 故 a+ b≤ 2，当且仅当a=b= 时取等号，即 a+ b的最大值 2，故D错误． 2 故选：ABC. 第 页 共 页 60 3427