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2.1.2 柯西不等式的一般形式及其参数配方法的证明
课时过关·能力提升
1.n个正数的和与这n个正数的倒数和的乘积的最小值是 ( )
A.1 B.n C.n2 D
解析:设n个正数为x1,x2,…,xn,
由柯西不等式,得
(x1+x2+…+xn
≥
=(1+1+…+1)2=n2,
当且仅当x1=x2=…=xn时等号成立.
答案:C
2.若x+y+z=1,则F=2x2+y2+3z2的最小值为( )
A.1 B.6 C.11 D
解析:∵(2x2+y2+3z2
≥
=(x+y+z)2=1,
当且仅当x.
∴2x2+y2+3z2≥
答案:D
3.设m,n,p∈(0,+∞),且m2+n2-p2=0,
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A.0 B.3
C.1 D
解析:∵m,n,p∈(0,+∞),m2+n2-p2=0,
∴2p2=2(m2+n2)=(12+12)(m2+n2)≥(m+n)2,
当且仅当m=n时等号成立.
答案:D
4.已知实数x,y,z满足x+2y+z=1,则x2+4y2+z2的最小值为 .
解析:∵(x2+4y2+z2)(12+12+12)≥(x+2y+z)2=1,
∴x2+4y2+z2≥
当且仅当x=2y=z
即x.
答案:
5.已知(x-3)2+(y-3)2=6,
解析:设k≠0),则kx-y=0,
于是[(x-3)2+(y-3)2][k2+(-1)2]
≥[k(x-3)-(y-3)]2=(3-3k)2.
当且仅,
因此6(k2+1)≥(3-3k)2,
解得3-≤k≤3+
故kmax=3+3+
答案:3+
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6.求实数x,y的值,使得(y-1)2+(x+y-3)2+(2x+y-6)2取到最小值.
解:由柯西不等式,得(12+22+12)×[(y-1)2+(3-x-y)2+(2x+y-6)2]≥[1×(y-1)+2×(3-x-y)+1×(2x+y-6)]2=1,
即(y-1)2+(x+y-3)2+(2x+y-6)2≥
当且仅
即x.
故当x,(y-1)2+(x+y-3)2+(2x+y-6)2取到最小值.
★7.设a,b,c为正数,且a+b+c=1,求证
证
·
≥
≥
当且仅当a=b.
故原不等式成立.
★8.如图所示,等腰直角三角形AOB的直角边长为1,在这个三角形内任取一点P,过点P分别引三边的平行线,与各边围成以点P为顶点的三个三角形.求这三个三角形面积和的最小值,以及取得最小值时点P的位置.
解:分别以OA,OB所在直线为x,y轴建立平面直角坐标系,则AB所在直线的方程为x+y=1,
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设点P的坐标为(x,y),以点P为顶点的三个三角形的面积和为S,则
S
因为x+y+(1-x-y)=1(定值),
所以当且仅当x=y=1-x-y,
即x=y,x2+y2+(1-x-y)2有最小S有最小P恰为△AOB的重心.
★9.设f(x)=l≤a≤1,n∈N*,且n≥2,求证:f(2x)≥2f(x).
证明∵f(2x)
=lg
∴要证明f(2x)≥2f(x),
只要证明lg
≥2lg
即证
≥
也即证明n [12x+22x+…+(n-1)2x+a·n2x]
≥[1x+2x+…+(n-1)x+a·nx]2. (*)
∵0≤a≤1,∴a≥a2,
根据柯西不等式,得
n[12x+22x+…+(n-1)2x+a·n2x]
≥+[(n-1)x]2+(a·nx)2}≥[1x+2x+…+(n-1)x+a·nx]2,即(*)式显然成立,故原不等式成立.
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