基本不等式的变形及应用

基本不等式abba222的变式及应用不等式abba222是课本中的一个定理，它是重要的基本不等式之一，对于它及它各种变式的掌握与熟练运用是求解很多与不等式有关问题的重要方法，这里介绍它的几种常见的变式及应用1、十种变式①222baab；②2)2(baab；③2)2(222baba；④)(222baba⑤若0b，则baba22；⑥,,Rba则baba411⑦若abbaRba4)11(,,2⑧若0ab，则222)11(2111baba上述不等式中等号成立的充要条件均为：ba⑨若RbaRnm,,,，则nmbanbma222)(（当且仅当bman时等号成立）⑩)(3)(2222cbacba（当且仅当cba时等号成立）2、应用例1、若Rcba,,，且2cba，求证：4111cba证法一：由变式①得21111aa即121aa同理：121bb，121cc因此12111acba41212cb由于三个不等式中的等号不能同时成立，故4111cba评论：本解法应用“222baab”观察其左右两端可以发现，对于某一字母左边是一次式，而右边是二次式，显然，这个变式具有升幂与降幂功能，本解法应用的是升幂功能。证法二：由变式④得)11(211baba同理：)11(211cc1111cba)4(2)2(2)2(2cbacba512故结论成立评论：本解法应用“)(222baba”，这个变式的功能是将“根式合并”，将“离散型”要根式转化为统一根式，显然，对问题的求解起到了十分重要的作用。证法三：由变式⑩得1(3)111(2acba15)11cb故4111cba即得结论评论：由基本不等式abba222易产生222222222abcabbcca，两边同时加上222abc即得22223()()abcabc，于是便有了变式⑩，本变式的功能可以将平方进行“分拆”与“合并”。本解法是将平方进行分拆，即由整体平方转化为个整平方，从而有效的去掉了根号。例2、设Rcba,,，求证：cbaaccbba证明：由变式⑤得baba2，cbcb2，acac2三式相加即得：cbaaccbba评论：本解法来至于“若0b，则baba22”，这个变式将基本不等式转化成更为灵活的形式，当分式的分子与分母出现平方与一次的关系时，立即可以使用，方便快捷。例3、实数ba,满足23)3(4)4(22ba，求ba的最大值与最小值解析：结合变式⑨得234)7(3)3(4)4(222baba因此14714ba即147147ba当且仅当)3(4)4(3ba、再结合条件得7144471433ba及7144471433ba时，分别获得最小值与最大值；评论：由2222222()()ambnmnabnmnammnb2()mnab再结合,mnR即得变式⑨，这可是一个很特别的公式，它沟通了两分式和与由两分式产生的一个特殊分式的关系，它的灵活应用不仅可以为我们解决基本不等式的最值问题，也为我们处理圆锥曲线问题中的最值问题开辟了新的途径。例4、已知)2,2(,yx，且1xy，求229944yxu的最小值解析：由变式⑥229944yxu)91()41(49114112222yxyx5123124)94(2422yx上述两不等式当且仅当3||2||yx、再结合1xy得3626yx或3626yx时，取得最小值；评论：由222()()4ababbabaabab结合,,Rba两边同除以()abab即得变式⑥，本题两次使用基本不等式，第一次应用变式⑥，第二次应用基本不等式。值得注意的是两次等号成立的条件必须一致，否则，最值是取不到的。例5、当ax0时，不等式2)(1122xax恒成立，求a的最大值；解：由变式⑧、⑦、②得21)11(21)(11222xaxxax228)2(421)(4axaxxax上述三个不等式中等号均在同一时刻xax时成立由20282aa故a的最大值为2；评论：由2()4abab再结合,abR即得变式⑦；又由abba222得22222212()()()2ababbaab结合0ab，两边同除22ab即得变式⑧。本题的求解，虽然“廖廖几步”，但来之实在不易。首先这两个变式不一定大家都熟悉，其次，三次使用变式进行转化，必须保证等号在同一时刻取得，可谓步履维艰。可以看出：不等式abba222的各种变式及其灵活运用给予我们带来了不仅仅是一个又一个的难题被“攻克”了，而是一次又一次的体验数学的真谛，一次又一次地充分享受数学解题的乐趣。