格物学 第二章 一元二次函数、方程和不等式2.2 基本不等式

基本不等式:√ab ≤ (a+b)/2,当且仅当a=b 时等号成立-2.2 基本不等式知识点课后进阶单选题自测题解析-河北省等高一数学必修,平均正确率55.99999999999999%

2025-09-18
基本不等式:√ab ≤ (a+b)/2,当且仅当a=b 时等号成立-2.2 基本不等式知识点课后进阶单选题自测题解析-河北省等高一数学必修,平均正确率55.99999999999999%
1、['余弦定理及其应用', '正弦定理及其应用', '基本不等式:(√ab)≤(a+b)/2,当且仅当a=b时等号成立', '利用基本不等式求最值']

正确率40.0%在$${{△}{A}{B}{C}}$$中,内角$$A, ~ B, ~ C$$的对边分别为$$a, ~ b, ~ c,$$若$$a=4 \sqrt{3}, \, \, \, \frac{c-b} {\operatorname{s i n} A+\operatorname{s i n} C}=$$$$\frac{c-a} {\operatorname{s i n} ( A+C )}, ~ A H$$为$${{B}{C}}$$边上的高,则$${{A}{H}}$$长度的取值范围为(

B

A.$$[ 4, 6 ]$$

B.$$( 0, 6 ]$$

C.$$( 0, 4 \sqrt{3} ]$$

D.$$\left( \frac{3} {2}, 6 \right]$$

2、['基本不等式:(√ab)≤(a+b)/2,当且仅当a=b时等号成立', '基本不等式的拓展']

正确率80.0%不等式$$m^{2}+1 \geqslant2 m$$中等号成立的条件是(

A

A.$${{m}{=}{1}}$$

B.$${{m}{=}{±}{1}}$$

C.$${{m}{=}{−}{1}}$$

D.$${{m}{=}{0}}$$

3、['基本不等式:(√ab)≤(a+b)/2,当且仅当a=b时等号成立', '利用基本不等式求最值']

正确率60.0%已知正实数$${{a}{,}{b}}$$满足$$a+b=2,$$则$$\sqrt{a+1}+\sqrt{b+1}$$的最大值为(

A

A.$${{2}{\sqrt {2}}}$$

B.$${{4}}$$

C.$${{4}{\sqrt {2}}}$$

D.$${{1}{6}}$$

4、['基本不等式:(√ab)≤(a+b)/2,当且仅当a=b时等号成立', '导数中不等式恒成立与存在性问题']

正确率40.0%已知$$x > 0, \ y > 0, \ \frac{1} {x}+\frac{9} {y}=1$$,不等式$$x+y \geq2 m-1$$恒成立,则$${{m}}$$的取值范围$${{(}{)}}$$

D

A.$$(-\infty, \frac{7} {2} ]$$

B.$$(-\infty, \frac{1 3} {2} ]$$

C.$$(-\infty, \frac{1 5} {2} ]$$

D.$$(-\infty, \frac{1 7} {2} ]$$

5、['基本不等式:(√ab)≤(a+b)/2,当且仅当a=b时等号成立', '利用基本不等式求最值', '基本不等式的实际应用']

正确率60.0%已知$$a, \; b \in R^{+}$$,且$$\frac{1} {a}+\frac{2} {b}=4,$$则$${{a}{+}{2}{b}}$$的最小值是(

B

A.$${{2}}$$

B.$$\frac{9} {4}$$

C.$$\frac{5} {2}$$

D.$${{3}}$$

6、['基本不等式:(√ab)≤(a+b)/2,当且仅当a=b时等号成立', '不等式的性质']

正确率60.0%已知$$a > b > 0, \, \, \, c \neq0$$,则下列不等式中不恒成立的是(

A

A.$$\frac{a-b} {c} > 0$$

B.$$a c^{2} > b c^{2}$$

C.$$( a+b ) \setminus($$$$\frac{1} {a}+\frac{1} {b} ) > 4$$

D.$$a^{2}+b^{2}+2 > 2 a+2 b$$

7、['基本不等式:(√ab)≤(a+b)/2,当且仅当a=b时等号成立']

正确率60.0%已知$$\frac{5} {x}+\frac{3} {y}=1 ( x > 0, y > 0 ),$$则$${{x}{y}}$$的最小值(

A

A.$${{6}{0}}$$

B.$${{1}{5}}$$

C.$${{6}}$$

D.$${{1}}$$

8、['基本不等式:(√ab)≤(a+b)/2,当且仅当a=b时等号成立', '利用基本不等式证明不等式']

正确率60.0%若$$a, b \in{\bf R}$$,且$${{a}{b}{>}{0}}$$,则下列不等式恒成立的是(

D

A.$$a^{2}+b^{2} > 2 a b$$

B.$$a+b \geq2 \sqrt{a b}$$

C.$$\frac1 a+\frac1 b > \frac2 {\sqrt{a b}}$$

D.$$\frac b a+\frac a b \geq2$$

9、['充分不必要条件', '基本不等式:(√ab)≤(a+b)/2,当且仅当a=b时等号成立']

正确率60.0%若$$a > 0, b > 0$$,则“$$a+b \leqslant4$$”是“$${{a}{b}{⩽}{4}}$$”的     (

A

A.充分不必要条件

B.必要不充分条件

C.充分必要条件

D.既不充分也不必要条件

10、['利用函数单调性求参数的取值范围', '基本不等式:(√ab)≤(a+b)/2,当且仅当a=b时等号成立', '函数的最大(小)值', '分段函数的图象']

正确率40.0%设$$f ( x )=\left\{\begin{aligned} {} & {{} ( x-a )^{2}, \, \, \, x \leqslant0,} \\ {} & {{} x+\frac{1} {x}+a, \, \, \, x > 0,} \\ \end{aligned} \right.$$若$${{f}{(}{0}{)}}$$是$${{f}{(}{x}{)}}$$的最小值,则$${{a}}$$的取值范围为(

D

A.$$[-1, 2 ]$$

B.$$[-1, 0 ]$$

C.$$[ 1, 2 ]$$

D.$$[ 0, 2 ]$$

1. 在三角形 $$ABC$$ 中,已知 $$a = 4\sqrt{3}$$,且 $$\frac{c - b}{\sin A + \sin C} = \frac{c - a}{\sin(A + C)}$$。由于 $$\sin(A + C) = \sin B$$,代入得 $$\frac{c - b}{\sin A + \sin C} = \frac{c - a}{\sin B}$$。利用正弦定理 $$\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C} = 2R$$,设 $$k = 2R$$,则 $$\sin A = \frac{a}{k}$$,$$\sin B = \frac{b}{k}$$,$$\sin C = \frac{c}{k}$$。代入原式:$$\frac{c - b}{\frac{a}{k} + \frac{c}{k}} = \frac{c - a}{\frac{b}{k}}$$,化简得 $$\frac{c - b}{a + c} \cdot k = \frac{c - a}{b} \cdot k$$,约去 $$k$$ 得 $$\frac{c - b}{a + c} = \frac{c - a}{b}$$。交叉相乘:$$b(c - b) = (a + c)(c - a)$$,展开得 $$bc - b^2 = c^2 - a^2$$,整理得 $$a^2 = b^2 + c^2 - bc$$。由余弦定理 $$a^2 = b^2 + c^2 - 2bc \cos A$$,对比得 $$2 \cos A = 1$$,即 $$\cos A = \frac{1}{2}$$,所以 $$A = \frac{\pi}{3}$$。

高 $$AH$$ 的长度为 $$c \sin B$$ 或 $$b \sin C$$。由正弦定理,$$b = \frac{a \sin B}{\sin A} = \frac{4\sqrt{3} \sin B}{\frac{\sqrt{3}}{2}} = 8 \sin B$$,$$c = \frac{a \sin C}{\sin A} = 8 \sin C$$。由于 $$B + C = \frac{2\pi}{3}$$,设 $$B = x$$,则 $$C = \frac{2\pi}{3} - x$$,其中 $$0 < x < \frac{2\pi}{3}$$。则 $$AH = b \sin C = 8 \sin x \cdot \sin\left(\frac{2\pi}{3} - x\right)$$。利用积化和差公式:$$\sin x \cdot \sin\left(\frac{2\pi}{3} - x\right) = \frac{1}{2} \left[ \cos\left(2x - \frac{2\pi}{3}\right) - \cos\left(\frac{2\pi}{3}\right) \right] = \frac{1}{2} \left[ \cos\left(2x - \frac{2\pi}{3}\right) + \frac{1}{2} \right]$$。所以 $$AH = 8 \cdot \frac{1}{2} \left[ \cos\left(2x - \frac{2\pi}{3}\right) + \frac{1}{2} \right] = 4 \cos\left(2x - \frac{2\pi}{3}\right) + 2$$。由于 $$\cos\left(2x - \frac{2\pi}{3}\right) \in [-1, 1]$$,所以 $$AH \in [4 \cdot (-1) + 2, 4 \cdot 1 + 2] = [-2, 6]$$。但高为正,故 $$AH \in (0, 6]$$。选项 B 正确。

2. 不等式 $$m^2 + 1 \geq 2m$$ 移项得 $$m^2 - 2m + 1 \geq 0$$,即 $$(m - 1)^2 \geq 0$$,等号成立当且仅当 $$m - 1 = 0$$,即 $$m = 1$$。选项 A 正确。

3. 已知 $$a + b = 2$$,求 $$\sqrt{a + 1} + \sqrt{b + 1}$$ 的最大值。由柯西不等式:$$(\sqrt{a + 1} + \sqrt{b + 1})^2 \leq (1^2 + 1^2)(a + 1 + b + 1) = 2 \cdot (2 + 2) = 8$$,所以 $$\sqrt{a + 1} + \sqrt{b + 1} \leq 2\sqrt{2}$$,当且仅当 $$\sqrt{a + 1} = \sqrt{b + 1}$$ 即 $$a = b = 1$$ 时取等。最大值是 $$2\sqrt{2}$$,选项 A 正确。

4. 已知 $$x > 0$$,$$y > 0$$,$$\frac{1}{x} + \frac{9}{y} = 1$$,求使 $$x + y \geq 2m - 1$$ 恒成立的 $$m$$ 范围。即求 $$x + y$$ 的最小值,令 $$m$$ 满足 $$2m - 1 \leq \min(x + y)$$。由柯西不等式:$$(x + y)\left(\frac{1}{x} + \frac{9}{y}\right) \geq (1 + 3)^2 = 16$$,所以 $$x + y \geq 16$$,当且仅当 $$\frac{y}{x} = \frac{9}{1}$$ 即 $$y = 9x$$ 时取等。代入条件:$$\frac{1}{x} + \frac{9}{9x} = \frac{1}{x} + \frac{1}{x} = \frac{2}{x} = 1$$,得 $$x = 2$$,$$y = 18$$。所以 $$x + y$$ 最小值为 16。不等式恒成立需 $$2m - 1 \leq 16$$,即 $$2m \leq 17$$,$$m \leq \frac{17}{2}$$。选项 D 正确。

5. 已知 $$a, b \in R^+$$,$$\frac{1}{a} + \frac{2}{b} = 4$$,求 $$a + 2b$$ 的最小值。由柯西不等式:$$(a + 2b)\left(\frac{1}{a} + \frac{2}{b}\right) \geq (1 + 2)^2 = 9$$,所以 $$a + 2b \geq \frac{9}{4}$$,当且仅当 $$\frac{a}{1} = \frac{2b}{2}$$ 即 $$a = b$$ 时取等。代入条件:$$\frac{1}{a} + \frac{2}{a} = \frac{3}{a} = 4$$,得 $$a = \frac{3}{4}$$,$$b = \frac{3}{4}$$。最小值为 $$\frac{9}{4}$$,选项 B 正确。

6. 已知 $$a > b > 0$$,$$c \neq 0$$,判断各不等式是否恒成立。

A: $$\frac{a - b}{c} > 0$$,若 $$c < 0$$ 则不等式不成立,例如 $$a=2$$,$$b=1$$,$$c=-1$$,则 $$\frac{1}{-1} = -1 < 0$$,不恒成立。

B: $$a c^2 > b c^2$$,由于 $$c^2 > 0$$,且 $$a > b$$,所以恒成立。

C: $$(a + b)\left(\frac{1}{a} + \frac{1}{b}\right) = 2 + \frac{a}{b} + \frac{b}{a} \geq 2 + 2 = 4$$,当且仅当 $$a = b$$ 时取等,但 $$a > b$$,故恒大于 4,成立。

D: $$a^2 + b^2 + 2 > 2a + 2b$$,整理得 $$a^2 - 2a + 1 + b^2 - 2b + 1 > 0$$,即 $$(a - 1)^2 + (b - 1)^2 > 0$$,由于 $$a > b > 0$$,不能同时为 1,故恒成立。

因此不恒成立的是 A,选项 A 正确。

7. 已知 $$\frac{5}{x} + \frac{3}{y} = 1$$,$$x > 0$$,$$y > 0$$,求 $$xy$$ 的最小值。由柯西不等式:$$(xy)\left(\frac{5}{x} + \frac{3}{y}\right) \geq (\sqrt{5} \cdot \sqrt{x} \cdot \frac{1}{\sqrt{x}} + \sqrt{3} \cdot \sqrt{y} \cdot \frac{1}{\sqrt{y}})^2 = (\sqrt{5} + \sqrt{3})^2$$,但此法不便。改用均值不等式:$$1 = \frac{5}{x} + \frac{3}{y} \geq 2 \sqrt{\frac{15}{xy}}$$,所以 $$\sqrt{xy} \geq 2 \sqrt{15}$$,$$xy \geq 60$$,当且仅当 $$\frac{5}{x} = \frac{3}{y}$$ 即 $$y = \frac{3x}{5}$$ 时取等。代入条件:$$\frac{5}{x} + \frac{3}{\frac{3x}{5}} = \frac{5}{x} + \frac{5}{x} = \frac{10}{x} = 1$$,得 $$x = 10$$,$$y = 6$$。最小值为 60,选项 A 正确。

8. 若 $$a, b \in R$$,且 $$ab > 0$$,判断各不等式是否恒成立。

A: $$a^2 + b^2 > 2ab$$,即 $$(a - b)^2 > 0$$,当 $$a = b$$ 时不成立,故不恒成立。

B: $$a + b \geq 2 \sqrt{ab}$$,需 $$a, b > 0$$,但 $$ab > 0$$ 可能同为负,例如 $$a = b = -1$$,则左边为 -2,右边为 2,不成立。

C: $$\frac{1}{a} + \frac{1}{b} > \frac{2}{\sqrt{ab}}$$,同理需正数,负时不成立。

D: $$\frac{b}{a} + \frac{a}{b} \geq 2$$,由均值不等式,由于 $$ab > 0$$,比值正,故恒成立。

选项 D 正确。

9. 若 $$a > 0$$,$$b > 0$$,判断“$$a + b \leq 4$$”是“$$ab \leq 4$$”的条件。由均值不等式,$$ab \leq \left(\frac{a + b}{2}\right)^2$$,若 $$a + b \leq 4$$,则 $$ab \leq 4$$,故充分。反之不必要,例如 $$a = 1$$,$$b = 5$$,则 $$ab = 5 > 4$$,但 $$a + b = 6 > 4$$;或 $$a = 0.5$$,$$b = 8$$,$$ab = 4$$,但 $$a + b = 8.5 > 4$$。故是充分不必要条件,选项 A 正确。

10. 函数 $$f(x) = \begin{cases} (x - a)^2, & x \leq 0 \\ x + \frac{1}{x} + a, & x > 0 \end{cases}$$,且 $$f(0)$$ 是最小值。$$f(0) = (0 - a)^2 = a^2$$。对于 $$x > 0$$,$$f(x) = x + \frac{1}{x} + a \geq 2 + a$$,由均值不等式,当 $$x = 1$$ 时取最小值 $$2 + a$$。要求 $$f(0)$$ 为最小值,需 $$a^2 \leq 2 + a$$,即 $$a^2 - a - 2 \leq 0$$,解得 $$-1 \leq a \leq 2$$。同时,对于 $$x \leq 0$$,$$f(x) = (x - a)^2$$,开口向上,最小值在 $$x = a$$ 处,但定义域为 $$x \leq 0$$,故若 $$a \leq 0$$,则最小值为 $$f(a) = 0$$,但需 $$f(0)$$ 为最小,所以需 $$a^2 \leq 0$$,即 $$a = 0$$;若 $$a > 0$$,则最小值在 $$x = 0$$ 处,即 $$f(0) = a^2$$。结合前面 $$a^2 \leq 2 + a$$,且 $$a > 0$$ 时成立,同时需 $$a^2 \leq f(x)$$ 对于 $$x \leq 0$$,即 $$a^2 \leq (x - a)^2$$ 对所有 $$x \leq 0$$ 成立,即 $$|x - a| \geq |a|$$,由于 $$x \leq 0$$,若 $$a > 0$$,则 $$x - a \leq -a$$,故 $$|x - a| \geq a$$,成立。另外还需 $$a^2 \leq 2 + a$$,即 $$a \in [0, 2]$$。若 $$a < 0$$,则 $$f(0) = a^2$$,但 $$x \leq 0$$ 时最小值在 $$x = a$$ 处为 0,需 $$a^2 \leq 0$$,故 $$a = 0$$,不满足 $$a < 0$$。所以 $$a \in [0, 2]$$。选项 D 正确。

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