基本不等式综合测试题
来源:护士资格 发布时间:2021-01-08 点击:
基本不等式综合测试题
一、单选题 1.设正实数 x , y 满足 yx y xe e e ,则当 xy 取得最小值时, x (
) A.1 B.2 C.3 D.4 2.下列不等式一定成立的是(
)
A.21( 0)4x x x
B.21 2| |( ) x x x R …
C.2212 22xx D.211( )1x Rx 3.已知 1 x ,则91xx的最小值为(
) A.4 B.6 C.7 D.10 4.已知 2 2, 0, , x y x y x y ,则1 1x y的最小值是(
)
A.1 B.12 C.4 D.2 5.已知 0 a ,下列各不等式恒成立的是(
) A.12 aa
B.12 aa ≥
C.12 aa
D.12 aa
6.已知正数 m , n 满足 8 mn m n ,则 2 m n 的最小值是(
)
A.18 B.16 C.8 D.10 7.下列不等式恒成立的是(
)
A.2 22 a b ab B.2 22 a b ab C. 2 | | a b ab D. 2 | | a b ab
8.已知实数 a , b 均大于零,且满足 2 1 a b ,则1 aa b 的最小值为(
)
A. 2
B. 12 C. 4
D. 2 2
9.设 0 a , 0 b ,给出下列不等式不恒成立的是(
)
A.21 a a B.29 6 a a C.1 1( ) 4 a ba b D.1 14 a ba b 10.已知 2 x ,若2922x m mx 恒成立,则实数 m 的取值范围是(
)
试卷第 2 页,总 3 页 A. 2 m 或 4 m≥ B. 4 m 或 2 m
C. 2 4 m
D. 4 2 m
11.已知正实数 a,b,c,则5 5 11 3 43 2a c c b b ab c a b a c 的最小值为(
)
A. 5 2
B. 52 C. 8 26 D. 152 12.下列结论正确的是(
)
A.当 0 x 且 1 x 时,1lg 2lgxx B. 0 x 时,46 xx 的最大值是 2 C.2254xx的最小值是 2 D.当 (0, ) x 时,4sinsinxx 的最小值为 4
二、填空题 13.若 0 ab 且 a b ¹ ,则a bb a 取值范围是_______________. 14.已知1 2, 0, 1 x yx y ,则 xy 的最小值为___________ 15.设 a 、 b 、 c 是三个正实数,且2bca b ca ,则653ab c 的最大值为__________. 16.已知函数 ( )xf x a b ( 0 a 且 1, ) a b R , ( ) 1 g x x ,若对任意实数 x 均有 ( ) ( ) 0 f x g x ,则1 4a b 的最小值为_________.
三、解答题 17.已知函数 9( ) 33f x x xx . (1)求函数( ) f x 的最小值; (2)若不等式2( ) 7 f x t t 恒成立,求实数 t 的范围. 18.设二次函数2( ) 3 f x ax bx . (1)若不等式 ( ) 0 f x 的解集为 ( 1,3) ,求 a , b 的值; (2)若 (1) 4 f , 0 a , 0 b ,求4 9a b 的最小值.
19.已知25 4( ) , 0x xf x xx
(1)若 ( ) 0 f x ,求 x 的取值范围; (2)求( ) f x 的最小值,并求其达到最小值时 x 的值 20.已知正数 x,y 满足 2 3 x y ,且1 2x y的最小值为 k. (1)求 k. (2)若 a,b,c 为正数,且 a b c k ,证明:2 2 23 2b c aka b c . 21.已知2( ) 3 f x ax bx ,且 | ( ) 0 {1,3} x f x . (1)求实数 a 和 b 的值,并求( )( ) ( 0)f xg x xx 的最小值; (2)若不等式2( ) (3 7) 0 f x mx m 对一切实数 x 都成立,求实数 m 的取值范围. 22.已知函数1( ) 4 2 8x xf x m
(1)若 1 m ,求方程 0 f x 的解; (2)若对于 0,2 , 12 x f x 恒成立,求实数 m的取值范围.
答案第 1 页,总 16 页 参考答案 1.B 【分析】
由 yx y xe e e 可得 xy xy ,再利用基本不等式求最值,整理计算即可. 【详解】
2yx y xx e y e y xy x e ,当且仅当 xy 时,等号成立, 22 2 x x x . 故选:B. 【点睛】
本题考查基本不等式求最小值,注意等号的成立条件,是基础题. 2.B 【分析】
利用特殊值排除 AD选项,根据基本不等式等号成立的条件排除 C 选项,利用基本不等式,证得 B 选项成立. 【详解】
分别令1, 02x x 排除 A,D.选项 C 等号不成立,排除 C.(即2 2 2212 , 2 1, 12x x xx 不合题意.)
对于 B 选项,2 21 2 1 2 x x x ,所以 B 选项正确. 故选:B. 【点睛】
本小题主要考查利用基本不等式判断不等式是否成立,属于基础题. 3.C 【分析】
由题意可得 1 0 x ,可得 9 91 11 1x xx x ,利用基本不等式求最小值,并验证等号成立即可. 【详解】
答案第 2 页,总 16 页 解: 已知 1 x ,则 1 0 x
9 91 11 1x xx x 92 1 1 71xx , 当且仅当911xx ,即 4 x 时等号成立. 所以91xx的最小值为: 7
故选:C 【点睛】
本题考查基本不等式求和的最小值,整体变形为可用基本不等式的形式,注意”一正二定三相等”. 4.D 【分析】
先对1 1x y通分得到xyyx,根据2 2x y x y ,得出2 21 1 xy yyx x ,最后利用基本不等式即可得出最小值,需要注意等号成立的条件. 【详解】
解: 已知 2 2, 0, , x y x y x y
则2 21 1 22x y x y xyx y xy xy xy
当且仅当 1 x y 时,等号成立. 故选:D 【点睛】
本题考查基本不等式,需要注意”一正二定三相等”. 5.D 【分析】
答案第 3 页,总 16 页 当 0 a 时,10 aa ,选项 , A B 不成立;当 0 a 时,10 aa ,选项 C 不成立;1 1| | | | a aa a ,由基本不等式可得选项 D 成立. 【详解】
取 1 a 时,12 aa ,可判断选项 A,B 不正确; 取 1 a 时,12 aa ,可判断选项 C 不正确; 因为1, aa同号,1 1=| | | | 2 a aa a , 当且仅当 1 a 时,等号成立,选项 D 正确. 故选:D. 【点睛】
本题考查基本不等式求最值满足的条件,“一正”“二定”“三等”缺一不可,解题时要注意特值的运用,减少计算量,提高效率,属于基础题. 6.A 【分析】
根据正数 m , n 满足 8 mn m n ,可得8 11m n ,然后由 8 12 2 m n m nm n ,利用基本不等式求出 2 m n 的最小值. 【详解】
正数 m , n 满足 8 mn m n , 8 11m n . 8 1 16 162 2 10 10 2 18n m n mm n m nm n m n m n … , 当且仅当16n mm n ,即 12 m , 3 n 时取等号, 2 m n 的最小值为 18. 故选: A . 【点睛】
本题考查了利用基本不等式求最值,考查了转化思想和计算能力,属于基础题. 7.B
答案第 4 页,总 16 页 【分析】
根据基本不等式即可判断选项 A是否正确,对选项 B 化简可得 20 a b ,由此即可判断B 是否正确;对选项 C、D通过举例即可判断是否正确. 【详解】
A.由基本不等式可知2 22 a b ab ,故 A不正确; B.2 2 2 22 2 0 a b ab a b ab ,即 20 a b 恒成立,故 B 正确; C.当 1,0 a b 时,不等式不成立,故 C 不正确; D.当 3,1 a b 时,不等式不成立,故 D不正确. 故选:B. 8.C 【分析】
将所求式子整理为1 1 12 2 a b ,利用 1 1 1 122 2a ba b a b ,配凑出符合基本不等式的形式,利用基本不等式可求得最小值. 【详解】
2 1 a b ,11 1 1 1 1 1 122 2 2ba ba b a b a b a b , 1 1 1 1 1 5 5 92 2 22 2 2 2 2 2b a b a b aa ba b a b a b a b a b (当且仅当b aa b ,即 a b 时取等号), 1 1 1 1 9 142 2 2 2aa b a b (当且仅当 a b 时取等号),即1 aa b 的最小值为 4 . 故选:C. 【点睛】
方法点睛:对于已知 1 , , , ma nb m n a b R ,求解s ta b 的最小值的问题,需灵活应用等于 1 的式子,由 s t s tma nba b a b 配凑出符合基本不等式的形式,利用基本不等式求得最小值. 9.B
答案第 5 页,总 16 页 【分析】
作差法比较大小及利用基本不等式判断可得. 【详解】
解:设 0 a , 0 b , 对于 A选项:221 31 02 4a a a ,故 A选项的不等式恒成立; 2 29 6 ( 3) 0 a a a ,故 B 选项不恒成立; 1 11 1 2 2 4b a b aa ba b a b a b ,当且仅当b aa b 即 a b 时取等号,故 C选项中的不等式恒成立, 因为12 aa ≥ ,12 bb ,1 14 a ba b ,当且仅当1aa ,1bb ,即 1 a b 时取等号,故 D选项中的不等式恒成立, 故选:B. 【点睛】
利用基本不等式求最值时,要注意其必须满足的三个条件:
(1)“一正二定三相等”“一正”就是各项必须为正数; (2)“二定”就是要求和的最小值,必须把构成和的二项之积转化成定值;要求积的最大值,则必须把构成积的因式的和转化成定值; (3)“三相等”是利用基本不等式求最值时,必须验证等号成立的条件,若不能取等号则这个定值就不是所求的最值,这也是最容易发生错误的地方. 10.C 【分析】
由基本不等式可得982xx ,所以22 8 m m ,从而得解. 【详解】
因为 2 0 x
所以9 9 92 2 2 ( 2) 2 82 2 2x x xx x x ,
答案第 6 页,总 16 页 当且仅当922xx ,即 5 x 时取等号, 又因为2922x m mx 恒成立, 所以22 8 m m , 解得 2 4 m . 故选:C. 11.C 【分析】
令32b c xa b ya c z ,则2 2 352 3 355x y zax y zbx y zc ,代入5 5 11 3 43 2a c c b b ab c a b a c 整理化简后利用基本不等式即可求解. 【详解】
令32b c xa b ya c z 且 0, 0, 0 x y z
,解得2 2 352 3 355x y zax y zbx y zc , 所以5 5 11 3 4 4 4 4 2 2 33 2a c c b b a x y z x y z x y zb c a b a c x y z 4 2 4 28 8 2 6y x z x z yx y x z y z ,当且仅当 2 x y z 时等号成立, 故选:C 【点睛】
易错点睛:利用基本不等式求最值时,要注意其必须满足的三个条件:
(1)“一正二定三相等”“一正”就是各项必须为正数; (2)“二定”就是要求和的最小值,必须把构成和的二项之积转化成定值;要求积的最大值,则必须把构成积的因式的和转化成定值;
答案第 7 页,总 16 页 (3)“三相等”是利用基本不等式求最值时,必须验证等号成立的条件,若不能取等号则这个定值就不是所求的最值,这也是最容易发生错误的地方. 12.B 【分析】
根据基本不等式“一正、二定、三相等”,逐项判定,即可求解. 【详解】
对于 A中,当 (0,1) x 时, lg 0 x ,此时1lg 2lgxx , 当且仅当110x 时,等号成立,所以不正确; 对于 B 中,当 0 x 时,由4 4 46 6 6 2 2 x x xx x x , 当且仅当4xx 时,即 2 x 时等号成立,所以46 xx 的最大值是 2,所以是正确的; 对于 C 中,由22 22 2 25 1 14 2 4 24 4 4xx xx x x , 当且仅当22144xx 时,即24 1 x (无解),所以不正确; 对于 D中,当 (0, ) x 时,由4 4sin 2 sin 4sin sinx xx x , 当且仅当4sinsinxx 时,即 sin 2 x (不成立),所以不正确. 故选:B. 【点睛】
利用基本不等式求最值时,要注意其满足的三个条件:“一正、二定、三相等”:
(1)“一正”:就是各项必须为正数; (2)“二定”:就是要求和的最小值,必须把构成和的二项之积转化成定值;要求积的最大值,则必须把构成积的因式的和转化成定值; (3)“三相等”:利用基本不等式求最值时,必须验证等号成立的条件,若不能取等号则这个定值就不是所求的最值,这也是最容易发生错误的地方. 13. (2,)
答案第 8 页,总 16 页 【分析】
利用基本不用等式可求得结果. 【详解】
因为 0 ab , a b ¹ ,所以 0ab , 所以 2 2a b a bb a b a ,当且仅当 a b 时,等号成立, 但是 a b ¹ ,所以 2a bb a ,即a bb a 取值范围是 (2, ) . 故答案为:
(2, )
【点睛】
易错点睛:利用基本不等式求最值时,要注意其必须满足的三个条件:
(1)“一正二定三相等”“一正”就是各项必须为正数; (2)“二定”就是要求和的最小值,必须把构成和的二项之积转化成定值;要求积的最大值,则必须把构成积的因式的和转化成定值; (3)“三相等”是利用基本不等式求最值时,必须验证等号成立的条件,若不能取等号则这个定值就不是所求的最值,这也是最容易发生错误的地方. 14. 8
【分析】
由 x , 0 y 且1 21x y ,可得( 2)2yx yy ,代入并利用基本不等式即可得出. 【详解】
解:x , 0 y 且1 21x y , ( 2)2yx yy 24 4 4 42 4 2 ( 2) 4 82 2 2 2y yxy y y yy y y y …,当且仅当4( 2) y x 时取等号. xy 的最小值是 8. 故答案为:8. 【点睛】
利用基本不等式求最值时,要注意其必须满足的三个条件:
答案第 9 页,总 16 页 (1)“一正二定三相等”“一正”就是各项必须为正数; (2)“二定”就是要求和的最小值,必须把构成和的二项之积转化成定值;要求积的最大值,则必须把构成积的因式的和转化成定值; (3)“三相等”是利用基本不等式求最值时,必须验证等号成立的条件,若不能取等号则这个定值就不是所求的最值,这也是最容易发生错误的地方 15.5 【分析】
本题首先可根据 2bca b ca 得出22a abcb a,然后将653ab c 转化为12653aabbab,再然后令bxa ,将上述式子转化为 16532 xxx ,最后通过基本不等式即可求出最值. 【详解】
因为 2bca b ca ,所以22 a ab ac bc ,22a abcb a, 2 0 b a , 2ba
则265 65 65 6531232323a abb ca b ba abb a ab abbabaa , 设bxa ,则 2 x ,上述式子可转化为 16532 xxx , 因为 3 3 61 2 3 33 2 7 132 2 26x xxx x xx x ,当且仅当 3 x 时取等号, 所以 1265 655133xxx ,653ab c 的最大值为 5 , 故答案为:
5 . 【点睛】
关键点点睛:利用基本不等式求最值时,要注意其必须满足“一正二定三相等”:
(1)“一正”就是各项必须为正数; (2)“二定”就是要求和的最小值,必须把构成和的二项之积转化成定值;要求积的最大
答案第 10 页,总 16 页 值,则必须把构成积的因式的和转化成定值; (3)“三相等”是利用基本不等式求最值时,必须验证等号成立的条件,若不能取等号则这个定值就不是所求的最值,这也是最容易发生错误的地方. 16.4 【分析】
由函数 ( ) 1 g x x 图象过定点 ( 1,0) ,根据题意,得出 ( )xf x a b 必过点 ( 1,0) ,取得 1 ab ,结合基本不等式,即可求解. 【详解】
由题意,分别作出函数( ) f x 和 ( ) g x 的图像,如图所示, 函数 ( ) 1 g x x 图象过定点 ( 1,0) , 要使得对任意实数 x 均有 ( ) ( ) 0 f x g x , 则 ( )xf x a b 必过点 ( 1,0) ,所以10 a b ,即 1 ab , 因为 0 a ,所以 0 b , 所以1 4 44 ba b b ,当且仅当1, 22a b 时取等号, 故1 4a b 的最小值为 4. 故答案为 4
.
【点睛】
利用基本不等式求最值时,要注意其满足的三个条件:“一正、二定、三相等”:
(1)“一正”:就是各项必须为正数;
答案第 11 页,总 16 页 (2)“二定”:就是要求和的最小值,必须把构成和的二项之积转化成定值;要求积的最大值,则必须把构成积的因式的和转化成定值; (3)“三相等”:利用基本不等式求最值时,必须验证等号成立的条件,若不能取等号则这个定值就不是所求的最值,这也是最容易发生错误的地方. 17.(1)
9 ;(2)
2 1 t . 【分析】
(1)将函数解析式变形,利用基本不等式,即可求出最值; (2)根据(1)的结果,将不等式化为2min( ) 7 f x t t ,解对应的一元二次不等式,即可得出结果. 【详解】
(1)因为 3 x ,所以 9 9 9( ) 3 3 2 3 3 93 3 3f x x x xx x x , 当且仅当933xx ,即 6 x 时,等号成立; 即函数( ) f x 的最小值为 9 ; (2)为使不等式2( ) 7 f x t t 恒成立,只需2min( ) 7 f x t t , 由(1)知29 7 t t ,解得 2 1 t , 即实数 t 的范围为 2 1 t . 【点睛】
易错点睛:利用基本不等式求最值时,要注意其必须满足的三个条件:
(1)“一正二定三相等”“一正”就是各项必须为正数; (2)“二定”就是要求和的最小值,必须把构成和的二项之积转化成定值;要求积的最大值,则必须把构成积的因式的和转化成定值; (3)“三相等”是利用基本不等式求最值时,必须验证等号成立的条件,若不能取等号则这个定值就不是所求的最值,这也是最容易发生错误的地方. 18.(1)
1, 2 a b ;(2)25. 【分析】
(1)由一元二次不等式与一元二次方程的关系运算即可得解;
答案第 12 页,总 16 页 (2)转化条件为 1 a b , 4 9 4 9 4 913b aa ba b a b a b ,再由基本不等式即可得解. 【详解】
解:(1)因为不等式 0 f x 的解集为 ( 1,3) , 所以-1 和 3是方程 0 f x 的两个实根,且 0 a , 由根与系数的关系,得1 3 ,31 3 ,baa 解得12ab (2)由 (1) 4 f ,得 3 4 a b ,即 1 a b , 又 0 a , 0 b , 所以 4 9 4 9 4 9 4 913 13 2 25b a b aa ba b a b a b a b
当且仅当1,4 9,a bb aa b 即2,535ab 时,等号成立. 【点睛】
利用基本不等式求最值时,要注意其必须满足的三个条件:
(1)
“一正”就是各项必须为正数; (2)“二定”就是要求和的最小值,必须把构成和的二项之积转化成定值;要求积的最大值,则必须把构成积的因式的和转化成定值; (3)“三相等”是利用基本不等式求最值时,必须验证等号成立的条件,若不能取等号则这个定值就不是所求的最值,这也是最容易发生错误的地方. 19.(1)
0 1 x 或 4 x (2)-1,2 【分析】
(1)因为 0 x ,所以 ( ) 0 f x 等价于25 4 0 x x ,在 0 x 的范围内解出 x 即可. (2)应用基本不等式求出最小值,并求出取最小值时 x 的值.
答案第 13 页,总 16 页 【详解】
解:25 4( ) , 0x xf x xx ,则( ) 0 f x 等价于25 4 0 x x 且 0 x
即 25 4 1 4 0 x x x x ,所以 1 x 或 4 x ,又 0 x , 所以若 ( ) 0 f x ,则 0 1 x 或 4 x . (2)25 4 4 4( ) 5 2 5 1x xf x x xx x x
当且仅当4xx ,即 2 x 时“=”成立, 所以( ) f x 的最小值为-1,此时2 x . 【点睛】
本题考查应用基本不等式求最小值,属于基础题. 易错点睛:基本不等式的应用注意:“一正二定三相等”,注意检验等号成立的条件. 20.(1)3;(2)证明见解析. 【分析】
(1)整体代入可得1 2 1 1 2 1 2 2( 2 ) 53 3y xx yx y x y x y ,由基本不等式可得; (2)由(1)得 3 a b c ,再利用基本不等式直接可以得证. 【详解】
(1)正数 x,y,且 2 3 x y ,所以1 2 1 1 2 1 2 2( 2 ) 53 3y xx yx y x y x y , 又因为 0 x , 0 y ,所以2 2 2 22 4y x y xx y x y ,当且仅当 1 x y 时取等号, 1 2 2 15 5 4 33 3y xx y ,故 3 k ; (2)证明:由(1)得 3 a b c ,因为 a,b,c为正数,所以2 22 2b ba a ba a ①,当且仅当 a b 时取等号, 同理可得22cb cb ②,当且仅当 c b 时取等号,
答案第 14 页,总 16 页 22ac ac ③,当且仅当 ca 时取等号, ①+②+③得2 2 2b c aa b ca b c 2 2 23 2( ) 6 2b c aa b c ka b c ,当且仅当1 a b c 时取等号. 【点睛】
结论点睛:利用均值不等式求最值时要灵活运用以下两个公式:①2 2, , 2 a b a b ab R ,当且仅当 a b 时取等号;② , a b R , 2 a b ab ,当且仅当 a b 时取等号.解题时要注意公式的适用条件、等号成立的条件,同时求最值时注意“1 的妙用”. 21.(1)
1 a , 4 b ,min( ) 2 3 4 g x ;(2)23,3 . 【分析】
(1)根据 ( ) 0 1,3 x f x ,得到 1,3 是 ( ) 0 f x 的两个根,从而得到( ) f x ,进而得到( ) 3( ) 4f xg x xx x ,利用基本不等式求解, (2)由2( ) (3 7) 0 f x mx m 恒成立,转化为,2(1 ) 4 (3 10) 0 m x x m 恒成立,利用判别式法求解. 【详解】
(1)∵ ( ) 0 1,3 x f x , ∴1,3 是 ( ) 0 f x 的两个根, ∴1 331 3baa , ∴ 1 a , 4 b . ∴2( ) 4 3 f x x x , 0 x 时,2( ) 4 3 3 3( ) 4 2 4 2 3 4f x x xg x x xx x x x ,
答案第 15 页,总 16 页 当且仅当3xx 即3 x 时上式取等号, 所以min( ) 2 3 4 g x . (2)由2( ) (3 7) 0 f x mx m ,得2(1 ) 4 (3 10) 0 m x x m
(*)
当 1 0 m 即 1 m 时,不等式(*)为 4 13 0 x ,不满足对任意实数 x 都成立, ∴ 1 0 m ,∴1 016 4(1 )(3 10) 0mm m , ∴213 7 6 0mm m , ∴1233mm , ∴233m , ∴ m 的取值范围为23,3 . 【点睛】
方法点睛:(1)不等式 ax 2 +bx+c>0的解是全体实数(或恒成立)的条件是当 a=0 时,b=0,c>0;当 a≠0 时,00a ,不等式 ax 2 +bx+c<0 的解是全体实数(或恒成立)的条件是当 a=0 时,b=0,c<0;当 a≠0 时,00a . (2)含参数的一元二次不等式在某区间内恒成立问题,常有两种处理方法:一是利用二次函数在区间上的最值来处理;二是先分离出参数,再求函数的最值来处理,一般后者比较简单. 22.(1)2;(2)
( ,2] . 【分析】
(1)当 1 m 时,可得1( ) 4 2 8x xf x ,根据 0 f x ,得到14 2 8 0x x ,结合指数幂的运算,即可求解; (2)令 2 , [1,4]xt t ,根据 12 f x ,转化为242tmt 对任意[1,4] t 恒成立,结
答案第 16 页,总 16 页 合基本不等式,即可求解. 【详解】
(1)当 1 m 时,可得1( ) 4 2 8x xf x , 由 0 f x ,可得14 2 8 0x x ,整理为 2 4 2 2 0x x , 因为 2 2 0x ,所以 2 4 0x ,可得 2 x . (2)因为 0,2 x ,令 2 , [1,4]xt t ,可得 22 8 f t t mt , 由 12 f x ,可得22 8 12 t mt , 因为对于 0,2 , 12 x f x 恒成立,即242tmt 对任意[1,4] t 恒成立, 又因为24 2 22 22 2 2t t tt t t ,当且仅当 2 t 时取等,所以 2 m , 即实数 m的取值范围 ( ,2] . 【点睛】
不等式在给定区间上的恒成立问题的求解方法:
1、若 0 f x 在集合 A 中恒成立,即集合 A 是不等式 0 f x 的解集的子集,可以先求出解集,再由子集的含义求解参数的值(或范围); 2、转化为函数值域问题,即已知函数 f x 的值域为 , m n ,则 f x a 恒成立,转化为 min f x a ,即 m a ; f x a 恒成立,转化为 max f x a ,即 n a .
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