最新消息: USBMI致力于为网友们分享Windows、安卓、IOS等主流手机系统相关的资讯以及评测、同时提供相关教程、应用、软件下载等服务。

(完整版)均值不等式公式完全总结归纳(非常实用)

IT圈 admin 31浏览 0评论

2024年7月10日发(作者:帅语梦)

均值不等式归纳总结

1. (1)若

a,bR

,则

a

2

b

2

2ab

(2)若

a,bR

,则

ab

a

ab

时取“=”)

2

b

2

2

(当且仅当

2. (1)若

a,bR

*

,则

a

b

2

ab

(2)若

a,bR

*

,则

ab2ab

(当且仅当

ab

时取

“=”)

a

b

(3)若

a,bR

,则

ab



2

*

2

x0

,则

x

1

x

ba

2

即或

x

11

2x



-2

xx

(当且仅当

ab

时取“=”)

4.若

ab0

,则

a

b

2

(当且仅当

ab

时取“=”)

ab

ab0

,则

a

b

2即或2

baba

a

b

2

a

2

b

2

5.若

a,bR

,则

()

22

ab

-2

ba

(当且仅当

ab

时取“=”)

『ps.(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』

(当且仅当

ab

时取“=”)

3.若

x0

,则

x



2

(当且仅当

x1

时取“=”)

1

x

1

x0

,则

x



2

(当且仅当

x1

时取“=”)

x

(当且仅当

ab

时取“=”)

应用一:求最值

例1:求下列函数的值域

1

1)y=3x

2

2x 2

1

解:(1)y=3x

2

2x 2

≥2

1

2)y=x+

x

6

∴值域为[

6

,+∞)

1

(2)当x>0时,y=x+

x

≥2

1

=2;

1

=-2

技巧一:凑项

例 已知

x

,求函数

y

4x

2

5

4

1

的最大值。

4x

5

解:因

4x50

,所以首先要“调整”符号,又

(4x

2)

A

以对

4x2

要进行拆、凑项,

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。

t

i

m

变式:设

0x

,求函数

y4x(32x)

的最大值。

2

3

2x

3

2x

9

解:∵

0x

32x0

y

4x(3

2x)

2

2x(3

2x)

2



2

22



33

当且仅当

2x32x,

x



0,



时等号成立。

4

2

e

a

当,即x=2时取等号 当x=2时,

yx(82x)

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。

n

d

3

2

A

l

l

t

i

例1. 当时,求

yx(82x)

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

2x(82x)8

为定值,故只

需将

yx(82x)

凑上一个系数即可。

技巧二:凑系数

当且仅当

5

4x

1

,即

x1

时,上式等号成立,故当

x1

时,

y

max

1

5

4x

5

11



x,54x0

y

4x

2



5

4x



3

231

4

4x

55

4x



1

不是常数,所

4x

5

解题技巧

∴值域为(-∞,-2]∪[2,+∞)

当x<0时, y=x+

x

= -(- x-

x

)≤-2

技巧三: 分离

x

2

7x

10

(x



1)

的值域。例3. 求

y

x

1

子分开再利用不等式求最值。即化为

y

mg

(

x

)

负的形式,然后运用均值不等式来求最值。

a

的单调性。

x

例:求函数

y

x

4

2

l

l

t

h

i

n

x

2

5

的值域。

g

s

f

(

x

)

x

i

n

技巧五:在应用最值定理求最值时,若遇等号取不到的情况,结合函数

t

h

解:令

x

2

4t(t2)

,则

y

x

2

5

x

2

4

x

2

4

y

t

i

m

5

2

e

a

因为

y

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

1

t

n

d

t

0,t



1

,但

t

解得

t1

不在区间

2,

,故等号不成立,考虑单调性。

1

t

A

1

t

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.

e

i

r

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

A

B

(

A

0,

B

0)

,g(x)恒正或恒

g(x)

b

e

(t

1)

2

7(t

1

+10t

2

5t

44

y

=

t



5

ttt

4

当,即t=时,

y

2t



5

9

(当t=2即x=1时取“=”号)。

t

1

t

(t

2)

t

x

2

4

1

i

n

g

a

r

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。

e

g

当,即时,

y

2

x

1)

4

5

9

(当且仅当x=1时取“=”号)。

x

1

o

o

d

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。

1

1

x

2

3x

1

y

2sinx

,x

(0,

)

y

2x

,x

3

y

,(x

0)

(1) (2) (3)

sinx

x

3

x

3

2

2.已知

0x1

,求函数

yx(1x)

的最大值.;3.

0x

,求函数

yx(23x)

最大值.

条件求最值

1.若实数满足

ab2

,则

3

a

3

b

的最小值是 .

分析:“和”到“积”是一个缩小的过程,而且

3

a

3

b

定值,因此考虑利用均值定

最小值是6.

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。。

19

错解:

x0,y0

,且

1

9

1

x

y

x

y

2

2:已知

x0,y0

,且



1

,求

xy

的最小值。

9

2xy

12

xy

1

x

9

y

g

s

技巧六:整体代换

i

n

t

h

11

变式:若

log

4

xlog

4

y2

,求

的最小值.并求x,y的值

xy

e

i

r

b

e

3

a

3

b

时等号成立,由

ab2

3

a

3

b

ab1

即当

ab1

时,

3

a

3

b

i

n

g

解:

3

a

和3

b

都是正数,

3

a

3

b

23

a

3

b

23

ab

6

a

r

xy

min

12

理求最小值,

xy

错因:解法中两次连用均值不等式,在

xy2xy

等号成立条件是

xy

,在

等号成立条件是

y9x

,取等号的条件的不一致,产生错误。因

1

x

9

y

199



2

xyxy

此,在利用均值不等式处理问题时,列出等号成立条件是解题的必要步骤,而且

xy

e

g

o

o

d

f

o

r

s

是检验转换是否有误的一种方法。

19

正解:

x

0,y

0,

1

9

1

x

y

x

y

xy

xy

y9x



10

6

10

16

xy

xy

(2)已知

a,b,x,yR

a

b

x

技巧七

y 2

已知x,y为正实数,且x

2

2

=1,求x

1

y 2

的最大值.

a 2

b 2

2

2

x·同时还应化简

1

y 2

中y

2

前面的系数为

2

, x

1

y 2

=x

下面将x,

x·≤=

分别看成两个因式:

3

分析:因条件和结论分别是二次和一次,故采用公式ab≤

1

技巧八:

4

即x

1

y 2

2

·x

已知a,b为正实数,2b+ab+a=30,求函数y=

ab

的最小值.

分析:这是一个二元函数的最值问题,通常有两个途径,一是通过消元,转化为

二是直接用基本不等式,对本题来说,因已知条件中既有和的形式,又有积的形

式,不能一步到位求出最值,考虑用基本不等式放缩后,再通过解不等式的途径

进行。

一元函数问题,再用单调性或基本不等式求解,对本题来说,这种途径是可行的;

3

4

2

1

y

1

,求

xy

的最小值

变式: (1)若

x,yR

2xy1

,求

1

1

的最小值

当且仅当

y

x

19

9x

时,上式等号成立,又



1

,可得

x4,y12

时,

xy

min

16

xy

y

30

2b

法一:a=

b

1

由a>0得,0<b<15

30

2b

ab=

b

1

·b=

2 b 2

30b

b

1

2t 2

34t

31

令t=b+1,1<t<16,ab=

1

t

1616

=-2(t+

t

)+34∵t+

t

≥2

ab

≤3

2

,ab≤18,∴y≥

18

点评:①本题考查不等式

变式:1.已知a>0,b>0,ab-(a+b)=1,求a+b的最小值。

2.若直角三角形周长为1,求它的面积最大值。

技巧九、取平方

5、已知x,y为正实数,3x+2y=10,求函数W=

3x

2y

的最值.

解法一:若利用算术平均与平方平均之间的不等关系,

2

换为含

ab

的不等式,进而解得

ab

的范围.

ab与ab

之间的关系,由此想到不等式

a

b

ab

(a,bR

,这样将已知条件转

2

②如何由已知不等式

aba2b30

出发求得

ab

的范围,关键是寻找到

(a,bR

a

b

ab(a,bR

的应用、不等式的解法及运算能力;

2

∴ ab≤18 ∴ y≥

18

当且仅当t=4,即b=3,a=6时,等号成立。

法二:由已知得:30-ab=a+2b∵ a+2b≥2

2 ab

 ∴ 30-ab≥2

2 ab

令u=

ab

 则u

2

+2

2

u-30≤0, -5

2

≤u≤3

2

1

a

ba 2

b 2

2

,本题很简

3x

2y

2

23x

2y

=2

5

式为积的形式,再向“和为定值”条件靠拢。

W>0,W

2

=3x+2y+2

3x

·

2y

=10+2

3x

·

2y

≤10+(

3x

)

2

·(

2y

)

2

解法二:条件与结论均为和的形式,设法直接用基本不等式,应通过平方化函数

=8

=10+(3x+2y)=20

∴ W≤

20

=2

5

变式: 求函数

y

15

2x152x(x)

的最大值。

22

解析:注意到

2x1

52x

的和为定值。

y

2

(2x152x)

2

42(2x1)(52x)4(2x1)(52x)8

评注:本题将解析式两边平方构造出“和为定值”,为利用均值不等式创造了条件。

总之,我们利用均值不等式求最值时,一定要注意“一正二定三相等”,同时还要

注意一些变形技巧,积极创造条件利用均值不等式。

应用二:利用均值不等式证明不等式

1.已知

a,b,c

为两两不相等的实数,求证:

a

2

b

2

c

2

abbcca

e

i

r

1)正数a,b,c满足a+b+c=1,求证:(1-a)(1-b)(1-c)≥8abc

b

e

分析:不等式右边数字8,使我们联想到左边因式分别使用均值不等式可得三个

“2”连乘,又

1

1

1

a

b

c

2

aaa

解:

a、b、c

R

abc1

1

1

1

a

b

c

2bc

。同理

1

1

2ac

aaaa

l

l

t

i

s

bc

a

i

n

,可由此变形入手。

t

h



例6:已知a、b、c

R

,且

abc1

。求证:

1

1

1



8

a



b



c

1

i

n

g

1

a

r

1

b

e

g

当且仅当

2x1

=

52x

,即

x

时取等号。 故

y

max

22

3

2

应用三:均值不等式与恒成立问题

1

1



1



1

2bc2ac2ab

abc

。当且仅当时取等号。

1

1

1

AA

8



3

abc

a



b



c

12ab

。上述三个不等式两边均为正,分别相乘,得

1

cc

例:已知

x0,y0



1

,求使不等式

xym

恒成立的实数

m

的取值范围。

1

x

9

y

解:令

xyk,x0,y0,

1

1

x

9

y

x

y9x

9y10y9x



1.



1

kxkykkxky

o

o

b

y0

,所以

0y22

d

1

103

2

k16

m

,16

kk

应用四:均值定理在比较大小中的应用:

例:若

a

b

1,P

lga

lgb,Q

(lga

lgb),R

lg(

1a

b

)

,则

P,Q,R

的大小关系是

.

2

分析:∵

ab1

lga0,lgb0

Q

1

2

lgalgb)lgalgbp

R

lg(

a

b1

2

)lgab

2

lg

abQ

2

R>Q>P。

2024年7月10日发(作者:帅语梦)

均值不等式归纳总结

1. (1)若

a,bR

,则

a

2

b

2

2ab

(2)若

a,bR

,则

ab

a

ab

时取“=”)

2

b

2

2

(当且仅当

2. (1)若

a,bR

*

,则

a

b

2

ab

(2)若

a,bR

*

,则

ab2ab

(当且仅当

ab

时取

“=”)

a

b

(3)若

a,bR

,则

ab



2

*

2

x0

,则

x

1

x

ba

2

即或

x

11

2x



-2

xx

(当且仅当

ab

时取“=”)

4.若

ab0

,则

a

b

2

(当且仅当

ab

时取“=”)

ab

ab0

,则

a

b

2即或2

baba

a

b

2

a

2

b

2

5.若

a,bR

,则

()

22

ab

-2

ba

(当且仅当

ab

时取“=”)

『ps.(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』

(当且仅当

ab

时取“=”)

3.若

x0

,则

x



2

(当且仅当

x1

时取“=”)

1

x

1

x0

,则

x



2

(当且仅当

x1

时取“=”)

x

(当且仅当

ab

时取“=”)

应用一:求最值

例1:求下列函数的值域

1

1)y=3x

2

2x 2

1

解:(1)y=3x

2

2x 2

≥2

1

2)y=x+

x

6

∴值域为[

6

,+∞)

1

(2)当x>0时,y=x+

x

≥2

1

=2;

1

=-2

技巧一:凑项

例 已知

x

,求函数

y

4x

2

5

4

1

的最大值。

4x

5

解:因

4x50

,所以首先要“调整”符号,又

(4x

2)

A

以对

4x2

要进行拆、凑项,

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。

t

i

m

变式:设

0x

,求函数

y4x(32x)

的最大值。

2

3

2x

3

2x

9

解:∵

0x

32x0

y

4x(3

2x)

2

2x(3

2x)

2



2

22



33

当且仅当

2x32x,

x



0,



时等号成立。

4

2

e

a

当,即x=2时取等号 当x=2时,

yx(82x)

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。

n

d

3

2

A

l

l

t

i

例1. 当时,求

yx(82x)

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

2x(82x)8

为定值,故只

需将

yx(82x)

凑上一个系数即可。

技巧二:凑系数

当且仅当

5

4x

1

,即

x1

时,上式等号成立,故当

x1

时,

y

max

1

5

4x

5

11



x,54x0

y

4x

2



5

4x



3

231

4

4x

55

4x



1

不是常数,所

4x

5

解题技巧

∴值域为(-∞,-2]∪[2,+∞)

当x<0时, y=x+

x

= -(- x-

x

)≤-2

技巧三: 分离

x

2

7x

10

(x



1)

的值域。例3. 求

y

x

1

子分开再利用不等式求最值。即化为

y

mg

(

x

)

负的形式,然后运用均值不等式来求最值。

a

的单调性。

x

例:求函数

y

x

4

2

l

l

t

h

i

n

x

2

5

的值域。

g

s

f

(

x

)

x

i

n

技巧五:在应用最值定理求最值时,若遇等号取不到的情况,结合函数

t

h

解:令

x

2

4t(t2)

,则

y

x

2

5

x

2

4

x

2

4

y

t

i

m

5

2

e

a

因为

y

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

1

t

n

d

t

0,t



1

,但

t

解得

t1

不在区间

2,

,故等号不成立,考虑单调性。

1

t

A

1

t

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.

e

i

r

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

A

B

(

A

0,

B

0)

,g(x)恒正或恒

g(x)

b

e

(t

1)

2

7(t

1

+10t

2

5t

44

y

=

t



5

ttt

4

当,即t=时,

y

2t



5

9

(当t=2即x=1时取“=”号)。

t

1

t

(t

2)

t

x

2

4

1

i

n

g

a

r

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。

e

g

当,即时,

y

2

x

1)

4

5

9

(当且仅当x=1时取“=”号)。

x

1

o

o

d

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。

1

1

x

2

3x

1

y

2sinx

,x

(0,

)

y

2x

,x

3

y

,(x

0)

(1) (2) (3)

sinx

x

3

x

3

2

2.已知

0x1

,求函数

yx(1x)

的最大值.;3.

0x

,求函数

yx(23x)

最大值.

条件求最值

1.若实数满足

ab2

,则

3

a

3

b

的最小值是 .

分析:“和”到“积”是一个缩小的过程,而且

3

a

3

b

定值,因此考虑利用均值定

最小值是6.

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。。

19

错解:

x0,y0

,且

1

9

1

x

y

x

y

2

2:已知

x0,y0

,且



1

,求

xy

的最小值。

9

2xy

12

xy

1

x

9

y

g

s

技巧六:整体代换

i

n

t

h

11

变式:若

log

4

xlog

4

y2

,求

的最小值.并求x,y的值

xy

e

i

r

b

e

3

a

3

b

时等号成立,由

ab2

3

a

3

b

ab1

即当

ab1

时,

3

a

3

b

i

n

g

解:

3

a

和3

b

都是正数,

3

a

3

b

23

a

3

b

23

ab

6

a

r

xy

min

12

理求最小值,

xy

错因:解法中两次连用均值不等式,在

xy2xy

等号成立条件是

xy

,在

等号成立条件是

y9x

,取等号的条件的不一致,产生错误。因

1

x

9

y

199



2

xyxy

此,在利用均值不等式处理问题时,列出等号成立条件是解题的必要步骤,而且

xy

e

g

o

o

d

f

o

r

s

是检验转换是否有误的一种方法。

19

正解:

x

0,y

0,

1

9

1

x

y

x

y

xy

xy

y9x



10

6

10

16

xy

xy

(2)已知

a,b,x,yR

a

b

x

技巧七

y 2

已知x,y为正实数,且x

2

2

=1,求x

1

y 2

的最大值.

a 2

b 2

2

2

x·同时还应化简

1

y 2

中y

2

前面的系数为

2

, x

1

y 2

=x

下面将x,

x·≤=

分别看成两个因式:

3

分析:因条件和结论分别是二次和一次,故采用公式ab≤

1

技巧八:

4

即x

1

y 2

2

·x

已知a,b为正实数,2b+ab+a=30,求函数y=

ab

的最小值.

分析:这是一个二元函数的最值问题,通常有两个途径,一是通过消元,转化为

二是直接用基本不等式,对本题来说,因已知条件中既有和的形式,又有积的形

式,不能一步到位求出最值,考虑用基本不等式放缩后,再通过解不等式的途径

进行。

一元函数问题,再用单调性或基本不等式求解,对本题来说,这种途径是可行的;

3

4

2

1

y

1

,求

xy

的最小值

变式: (1)若

x,yR

2xy1

,求

1

1

的最小值

当且仅当

y

x

19

9x

时,上式等号成立,又



1

,可得

x4,y12

时,

xy

min

16

xy

y

30

2b

法一:a=

b

1

由a>0得,0<b<15

30

2b

ab=

b

1

·b=

2 b 2

30b

b

1

2t 2

34t

31

令t=b+1,1<t<16,ab=

1

t

1616

=-2(t+

t

)+34∵t+

t

≥2

ab

≤3

2

,ab≤18,∴y≥

18

点评:①本题考查不等式

变式:1.已知a>0,b>0,ab-(a+b)=1,求a+b的最小值。

2.若直角三角形周长为1,求它的面积最大值。

技巧九、取平方

5、已知x,y为正实数,3x+2y=10,求函数W=

3x

2y

的最值.

解法一:若利用算术平均与平方平均之间的不等关系,

2

换为含

ab

的不等式,进而解得

ab

的范围.

ab与ab

之间的关系,由此想到不等式

a

b

ab

(a,bR

,这样将已知条件转

2

②如何由已知不等式

aba2b30

出发求得

ab

的范围,关键是寻找到

(a,bR

a

b

ab(a,bR

的应用、不等式的解法及运算能力;

2

∴ ab≤18 ∴ y≥

18

当且仅当t=4,即b=3,a=6时,等号成立。

法二:由已知得:30-ab=a+2b∵ a+2b≥2

2 ab

 ∴ 30-ab≥2

2 ab

令u=

ab

 则u

2

+2

2

u-30≤0, -5

2

≤u≤3

2

1

a

ba 2

b 2

2

,本题很简

3x

2y

2

23x

2y

=2

5

式为积的形式,再向“和为定值”条件靠拢。

W>0,W

2

=3x+2y+2

3x

·

2y

=10+2

3x

·

2y

≤10+(

3x

)

2

·(

2y

)

2

解法二:条件与结论均为和的形式,设法直接用基本不等式,应通过平方化函数

=8

=10+(3x+2y)=20

∴ W≤

20

=2

5

变式: 求函数

y

15

2x152x(x)

的最大值。

22

解析:注意到

2x1

52x

的和为定值。

y

2

(2x152x)

2

42(2x1)(52x)4(2x1)(52x)8

评注:本题将解析式两边平方构造出“和为定值”,为利用均值不等式创造了条件。

总之,我们利用均值不等式求最值时,一定要注意“一正二定三相等”,同时还要

注意一些变形技巧,积极创造条件利用均值不等式。

应用二:利用均值不等式证明不等式

1.已知

a,b,c

为两两不相等的实数,求证:

a

2

b

2

c

2

abbcca

e

i

r

1)正数a,b,c满足a+b+c=1,求证:(1-a)(1-b)(1-c)≥8abc

b

e

分析:不等式右边数字8,使我们联想到左边因式分别使用均值不等式可得三个

“2”连乘,又

1

1

1

a

b

c

2

aaa

解:

a、b、c

R

abc1

1

1

1

a

b

c

2bc

。同理

1

1

2ac

aaaa

l

l

t

i

s

bc

a

i

n

,可由此变形入手。

t

h



例6:已知a、b、c

R

,且

abc1

。求证:

1

1

1



8

a



b



c

1

i

n

g

1

a

r

1

b

e

g

当且仅当

2x1

=

52x

,即

x

时取等号。 故

y

max

22

3

2

应用三:均值不等式与恒成立问题

1

1



1



1

2bc2ac2ab

abc

。当且仅当时取等号。

1

1

1

AA

8



3

abc

a



b



c

12ab

。上述三个不等式两边均为正,分别相乘,得

1

cc

例:已知

x0,y0



1

,求使不等式

xym

恒成立的实数

m

的取值范围。

1

x

9

y

解:令

xyk,x0,y0,

1

1

x

9

y

x

y9x

9y10y9x



1.



1

kxkykkxky

o

o

b

y0

,所以

0y22

d

1

103

2

k16

m

,16

kk

应用四:均值定理在比较大小中的应用:

例:若

a

b

1,P

lga

lgb,Q

(lga

lgb),R

lg(

1a

b

)

,则

P,Q,R

的大小关系是

.

2

分析:∵

ab1

lga0,lgb0

Q

1

2

lgalgb)lgalgbp

R

lg(

a

b1

2

)lgab

2

lg

abQ

2

R>Q>P。

发布评论

评论列表 (0)

  1. 暂无评论