高中均值不等式讲解及习题
高中均值不等式讲解及习题
一．均值不等式
1.（1）若R b a ∈,，则ab b a 22
2
≥+ (2)若R b a ∈,，则2
2
2b a ab +≤（当且仅当b
a =时取“=”）
2. (1)若*,R b a ∈，则ab b a ≥+2
(2)若*,R b a ∈，则ab b a 2≥+（当且仅当
b a =时取“=”
） (3)若*
,R b a ∈，则2
2?
?
? ??+≤b a ab (当且仅当b a =时取“=”） 3.若0x >，则12x x +
≥ (当且仅当1x =时取“=”
）;若0x <，则1
2x x
+≤- (当且仅当1x =-时取“=”）
若0x ≠，则11122-2x x x x
x
x
+≥+≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=”）
3.若0>ab ，则2≥+a
b b
a (当且仅当
b a =时取“=”）
若0ab ≠，则
22-2a b a b a b
b a b a b a
+≥+≥+≤即或 (当且仅当b a =时取“=”
） 4.若R b a ∈,，则2
)2(2
22b a b a +≤
+（当且仅当b a =时取“=”） 注：（1）当两个正数的积为定植时，可以求它们的和的最小值，当两个正数的和
为定植时，可以求它们的积的最小值，正所谓“积定和最小，和定积最大”．
（2）求最值的条件“一正，二定，三取等”
(3)均值定理在求最值、比较大小、求变量的取值范围、证明不等式、解决实际问题方面有广泛的应用． 应用一：求最值 例1：求下列函数的值域
（1）y ＝3x 2＋
12x
2
（2）y ＝x ＋1
x
解：（1）y ＝3x 2＋
1
2x 2
≥23x 2·
1
2x 2
＝ 6 ∴值域为[ 6 ，+∞） （2）当x ＞0时，y ＝x ＋1
x
≥2
x ·1
x
＝2；
当x ＜0时， y ＝x ＋1x = －（－ x －1
x ）≤－2
x ·1
x
=－2 ∴值域为（－∞，－2]∪[2，+∞）
解题技巧： 技巧一：凑项 例1：已知5
4x <
，求函数14245
y x x =-+-的最大值。 解：因450x -<，所以首先要“调整”符号，又1
(42)
45
x x --不是常数，所以对42x -要进行拆、凑项，
5,5404x x <∴->，11425434554y x x x x ??∴=-+=--++ ?--??
231≤-+= 当且仅当1
5454x x
-=
-，即1x =时，上式等号成立，故当1x =时，max 1y =。 评注：本题需要调整项的符号，又要配凑项的系数，使其积为定值。
技巧二：凑系数
例1. 当时，求(82)y x x =-的最大值。 解析：由知，，利用均值不等式求最值，必须和为定值或积为定值，此题为两个式子积的形式，但其和不是定值。注意到2(82)8x x +-=为定值，故只需将(82)y x x =-凑上一个系数即可。
当，即x ＝2时取等号 当x ＝2时，(82)y x x =-的最大值为8。 评注：本题无法直接运用均值不等式求解，但凑系数后可得到和为定值，从而可利用均值不等式求最大值。
变式：设2
3
0< 解：∵2 3 0< =?? ? ??-+≤-?=-=x x x x x x y 当且仅当,232x x -=即?? ? ??∈=23,043x 时等号成立。 技巧三： 分离 例3. 求2710 (1)1 x x y x x ++= >-+的值域。 解析一：本题看似无法运用均值不等式，不妨将分子配方凑出含有（x ＋1）的项，再将其分离。 当 ,即 时,4 21)591 y x x ≥+? +=+（（当且仅当x ＝1时取“＝”号）。 技巧四：换元 解析二：本题看似无法运用均值不等式，可先换元，令t=x ＋1，化简原式在分离求最值。 22(1)7(1+10544=5t t t t y t t t t -+-++==++） 当,即t=时,4 59y t t ≥?=（当t=2即x ＝1时取“＝”号）。 评注：分式函数求最值，通常直接将分子配凑后将式子分开或将分母换元后将式 子分开再利用不等式求最值。即化为()(0,0)() A y mg x B A B g x =+ +>>，g(x)恒正或恒负的形式，然后运用均值不等式来求最值。 技巧五：注意：在应用最值定理求最值时，若遇等号取不到的情况，应结合函数 ()a f x x x =+的单调性。例：求函数224y x =+的值域。 2 4(2)x t t +=≥，则2 24 y x = +221 4(2)4 x t t t x =+=+≥+ 因10,1t t t >?=，但1 t t =解得1t =±不在区间[)2,+∞，故等号不成立，考虑单调性。 因为1 y t t =+在区间[)1,+∞单调递增，所以在其子区间[)2,+∞为单调递增函数， 故52y ≥。 所以，所求函数的值域为5,2?? +∞???? 。 练习．求下列函数的最小值，并求取得最小值时，x 的值. （1） 231,(0) x x y x x ++=> （2） 1 2,33 y x x x =+ >- (3)1 2sin ,(0,)sin y x x x π=+ ∈ 2．已知01x <<，求函数y =的最大值.；3．2 03 x << ，求函数 y . 条件求最值 1.若实数满足2=+b a ，则b a 33+的最小值是. 分析：“和”到“积”是一个缩小的过程，而且b a 33?定值，因此考虑利用均值定理求最小值， 解：b a 33和都是正数，b a 33+≥632332==?+b a b a 当b a 33=时等号成立，由2=+b a 及b a 33=得1==b a 即当1==b a 时， b a 33+的最小值是6． 变式：若44log log 2x y +=，求11 x y +的最小值.并求x,y 的值 技巧六：整体代换：多次连用最值定理求最值时，要注意取等号的条件的一致性，否则就会出错。。 2：已知0,0x y >>，且19 1x y +=，求x y +的最小值。 错解 ．． ：0,0x y >>，且 191x y +=，∴()1912x y x y x y ?? +=++≥= ??? 故 ()min 12x y += 。 错因：解法中两次连用均值不等式，在x y +≥等号成立条件是x y =，在