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基本不等式在求解最值、值域等方面有着重要的应用. 利用基本不等式时,关键在对已知条件的灵活变形,使问题出现积(或和)为定值,以便解决问题,现就常用技巧予以归纳.
1. 加减常数
例1 求函数[y=x+1x-1(x≠1)]的值域.
解析 (1)当[x>1]时,有[x-1>0,1x-1>0],
[y=x+1x-1]
[=(x-1)+1x-1+1≥2(x-1)⋅1x-1+1]
[=3].
当且仅当[x-1=1x-1],即[x=2]时,等号成立,此时[y]的最小值为3.
(2)当[x<1]时,[x-1<0,1x-1<0],
所以[1-x>0,11-x>0],
[y=x+1x-1=(x-1)+1x-1+1]
[=-[(1-x)+11-x]+1][≤-2(1-x)11-x+1]
[=-1].
当且仅当[1-x=11-x],即[x=0]时,等号成立,此时[y]的最大值为-1.
综上所述,函数的值域为[-∞,-1⋃3,+∞].
点拨 当各项符号不确定时,必须分类讨论,要保证代数式中的各项均为正.
2. 巧变常数
例2 已知[0 解析 方法一:[∵00].
[∴y=x(1-2x)=12⋅2x⋅(1-2x)]
[≤12[2x+(1-2x)2]2=18.]
当且仅当[x=14]时,等号成立.
方法二:[∵00],
[∴y=x(1-2x)=2⋅x(12-x)]
[≤2[x+(12-x)2]2=18].
当且仅当[x=14]时,等号成立.
所以当[x=14]时,[y]的最大值为[18.]
点拨 形如[f(x)=x(1-ax)]或[f(x)=x2(1-ax2)]的函数可有两种变形方法:一是巧乘常数;二是巧提常数.
3. 分离常数
例3 已知[x≥52],则[f(x)=x2-3x+32x-4]有( )
A. 最大值[54] B. 最小值[54]
C. 最大值[32] D. 最小值[32]
分析 本题看似无法使用均值不等式,但对函数式进行分离,便可创造出使用均值不等式的条件.
解 [f(x)=x2-3x+32x-4]
[=(x-1)(x-2)+12(x-2)=12[(x-2)+1x-2+1]≥32],
当且仅当[x-2=1x-2],即[x=3]时,函数有最小值[32],故选D.
点拨 通过加减常数,分离出一个常数是分式函数求值域常用的方法,这里一定要加减好“常数”,以利于问题的解决.
4. 活用常数
例4 若[x,y∈R+]且满足[4x+16y=1],求[x+y]的最小值.
解 由[x,y∈R+]且[4x+16y=1]得,
[x+y=(x+y)(4x+16y)][=4yx+16xy+20]
[≥24yx⋅16xy+20=36],
当且仅当[4yx=16xy]时,即[x=12]且[y=24]时,等号成立.
所以[x+y]的最小值是36.
点拨 通过配凑“1”并进行“1”的代换,整理后得到基本不等式的形式,减少了使用基本不等式的次数,有效地避免了等号不能同时取得的麻烦.
5. 统一形式
例5 已知[a、b、c∈R+],求[(a+b+c)(1a+b+1c)]的最小值.
解 [(a+b+c)(1a+b+1c)][=[(a+b)+c](1a+b+1c)][=2+ca+b+a+bc][≥2+2ca+b⋅a+bc=4],
当且仅当[a+b=c]时,[(a+b+c)(1a+b+1c)]的最小值为4.
点评 根据分母的特点,将结构调整为统一的形式,这样便能快速求解. 含有根号的问题也要注意形式的统一(如求函数[y=x1-x2(0
练习
1. 求[y=x2+7x+10x+1(x>-1)]的值域.
2. 求函数[y=2x+1+5-2x(12 3. 已知[0 4. 设正数[x、 y]满足[x+4y=40],求[lgx+lgy]的最大值.
答案
1. [9,+∞]
2. [ymax=22]
3. [ymax=33]
4. 2
1. 加减常数
例1 求函数[y=x+1x-1(x≠1)]的值域.
解析 (1)当[x>1]时,有[x-1>0,1x-1>0],
[y=x+1x-1]
[=(x-1)+1x-1+1≥2(x-1)⋅1x-1+1]
[=3].
当且仅当[x-1=1x-1],即[x=2]时,等号成立,此时[y]的最小值为3.
(2)当[x<1]时,[x-1<0,1x-1<0],
所以[1-x>0,11-x>0],
[y=x+1x-1=(x-1)+1x-1+1]
[=-[(1-x)+11-x]+1][≤-2(1-x)11-x+1]
[=-1].
当且仅当[1-x=11-x],即[x=0]时,等号成立,此时[y]的最大值为-1.
综上所述,函数的值域为[-∞,-1⋃3,+∞].
点拨 当各项符号不确定时,必须分类讨论,要保证代数式中的各项均为正.
2. 巧变常数
例2 已知[0
[∴y=x(1-2x)=12⋅2x⋅(1-2x)]
[≤12[2x+(1-2x)2]2=18.]
当且仅当[x=14]时,等号成立.
方法二:[∵0
[∴y=x(1-2x)=2⋅x(12-x)]
[≤2[x+(12-x)2]2=18].
当且仅当[x=14]时,等号成立.
所以当[x=14]时,[y]的最大值为[18.]
点拨 形如[f(x)=x(1-ax)]或[f(x)=x2(1-ax2)]的函数可有两种变形方法:一是巧乘常数;二是巧提常数.
3. 分离常数
例3 已知[x≥52],则[f(x)=x2-3x+32x-4]有( )
A. 最大值[54] B. 最小值[54]
C. 最大值[32] D. 最小值[32]
分析 本题看似无法使用均值不等式,但对函数式进行分离,便可创造出使用均值不等式的条件.
解 [f(x)=x2-3x+32x-4]
[=(x-1)(x-2)+12(x-2)=12[(x-2)+1x-2+1]≥32],
当且仅当[x-2=1x-2],即[x=3]时,函数有最小值[32],故选D.
点拨 通过加减常数,分离出一个常数是分式函数求值域常用的方法,这里一定要加减好“常数”,以利于问题的解决.
4. 活用常数
例4 若[x,y∈R+]且满足[4x+16y=1],求[x+y]的最小值.
解 由[x,y∈R+]且[4x+16y=1]得,
[x+y=(x+y)(4x+16y)][=4yx+16xy+20]
[≥24yx⋅16xy+20=36],
当且仅当[4yx=16xy]时,即[x=12]且[y=24]时,等号成立.
所以[x+y]的最小值是36.
点拨 通过配凑“1”并进行“1”的代换,整理后得到基本不等式的形式,减少了使用基本不等式的次数,有效地避免了等号不能同时取得的麻烦.
5. 统一形式
例5 已知[a、b、c∈R+],求[(a+b+c)(1a+b+1c)]的最小值.
解 [(a+b+c)(1a+b+1c)][=[(a+b)+c](1a+b+1c)][=2+ca+b+a+bc][≥2+2ca+b⋅a+bc=4],
当且仅当[a+b=c]时,[(a+b+c)(1a+b+1c)]的最小值为4.
点评 根据分母的特点,将结构调整为统一的形式,这样便能快速求解. 含有根号的问题也要注意形式的统一(如求函数[y=x1-x2(0
练习
1. 求[y=x2+7x+10x+1(x>-1)]的值域.
2. 求函数[y=2x+1+5-2x(12
答案
1. [9,+∞]
2. [ymax=22]
3. [ymax=33]
4. 2