高中数学知识图谱必修一 · 第 2 章题型

应用基本不等式的恒成立与存在成立问题

不等式要对所有取值(或某个取值)成立,求参数范围、最小值或最大值;参数另一边式子的最值用基本不等式求,再看最值取不取得到。

出现在2.2 基本不等式拓展2.3 二次函数与一元二次方程、不等式拓展

题型特征

典型题面

已知 x,y>0x,y>0,(x−1)(y−2)=2(x-1)(y-2)=2。若 3x+2y>m3x+2y>m 对所有满足条件的 x,yx,y 都成立,求 mm 的取值范围。

认这类题,看题面里有没有下面几样:

  1. 有「恒成立」「对所有……都成立」或「存在……使得成立」这样的话,要求的是参数的范围、最小值或最大值。

    例中「3x+2y>m3x+2y>m 对所有满足条件的 x,yx,y 都成立」,求 mm 的取值范围。

  2. 参数能单独放在不等号一边,另一边的式子需要求最小值或最大值。

    例中mm 已经单独在右边,「对所有都成立」就是要 3x+2y3x+2y 的最小值比 mm 大。

  3. 这个最值能用基本不等式求:能凑出两个正数,它们的积或和是定值。

    例中令 u=x−1u=x-1,v=y−2v=y-2,可以推出都是正数且 uv=2uv=2;3x+2y=3u+2v+73x+2y=3u+2v+7,而 3u⋅2v=123u\cdot2v=12 是定值。

  4. 最后要看最值取不取得到、不等号带不带等号,决定参数范围的端点要不要。

    例中最小值 7+437+4\sqrt3 取得到,题目又是严格的 >>,所以 m<7+43m<7+4\sqrt3,端点不要。

别和它混淆

怎么选方法

可选用的方法

基本不等式求参法

适合什么题:参数单独在不等号一边,另一边是能用基本不等式求最值的式子,要求恒成立或有解,例如 x,y>0x,y>0,(x−1)(y−2)=2(x-1)(y-2)=2 时 3x+2y>m3x+2y>m 恒成立,求 mm。

含参数的不等式要恒成立或有解时,先弄清需要式子的最小值还是最大值,再用基本不等式求出这个最值,最后和参数比较定出范围。

说明与题例

1. 子方法返回最小值,外层完成求参

x,y>0,(x−1)(y−2)=2x,y>0,(x-1)(y-2)=2,使 3x+2y>m3x+2y>m 对全部可行 (x,y)(x,y) 成立,求 mm。

  1. 由 x(y−2)=y>0x(y-2)=y>0 得 y>2y>2,再得 x>1x>1。令 u=x−1>0,v=y−2>0u=x-1>0,v=y-2>0,有 uv=2uv=2。
  2. 基本不等式法计算 F=7+3u+2v≥7+26uv=7+43F=7+3u+2v\ge7+2\sqrt{6uv}=7+4\sqrt3。
  3. 当 3u=2v3u=2v,即 u=23,v=3u=\frac{2}{\sqrt3},v=\sqrt3 时取等且满足原约束。子方法返回最小值与可达性。
  4. 外层根据严格恒大于 mm 的要求,得 m<7+43m<7+4\sqrt3。

补充练习第 2 页第 2 题

内容出处:人教 A 版必修第一册第二章