- 二维形式柯西不等式
- 共100题
(1)选修4-2:矩阵与变换
已知二阶矩阵M有特征值λ=3及对应的一个特征向量=
,并且矩阵M对应的变换将点(-1,2)变换成(3,0),求矩阵M.
(2)选修4-4:坐标系与参数方程
过点M(3,4),倾斜角为的直线l与圆C:
(θ为参数)相交于A、B两点,试确定|MA|•|MB|的值.
(3)选修4-5:不等式选讲
已知实数a,b,c,d,e满足a+b+c+d+e=8,a2+b2+c2+d2+e2=16,试确定e的最大值.
正确答案
解:(1)设矩阵 ,这里a,b,c,d∈R,
则 =3
,故
=
,故
联立以上两方程组解得a=1,b=2,c=2,d=1,故M=.
(2)由已知得直线l的参数方程为 (t为参数),
即 (t为参数).(3分)
曲线的普通方程为(x-2)2+(y-1)2=25.(6分)
把直线的参数方程代入曲线的普通方程,得
t2+( +3)t-15=0,
∴t1t2=15,(8分)
∴点P到A,B两点的距离之积为15.(10分)
(3)由柯西不等式,(a+b+c+d)2≤(12+12+12+12)(a2+b2+c2+d2)
所以得:4(16-e)2≥(8-e)2.
解得:0≤e≤
不姐仅当a=b=c=d=时,e取最大值
.
解析
解:(1)设矩阵 ,这里a,b,c,d∈R,
则 =3
,故
=
,故
联立以上两方程组解得a=1,b=2,c=2,d=1,故M=.
(2)由已知得直线l的参数方程为 (t为参数),
即 (t为参数).(3分)
曲线的普通方程为(x-2)2+(y-1)2=25.(6分)
把直线的参数方程代入曲线的普通方程,得
t2+( +3)t-15=0,
∴t1t2=15,(8分)
∴点P到A,B两点的距离之积为15.(10分)
(3)由柯西不等式,(a+b+c+d)2≤(12+12+12+12)(a2+b2+c2+d2)
所以得:4(16-e)2≥(8-e)2.
解得:0≤e≤
不姐仅当a=b=c=d=时,e取最大值
.
已知空间的点P(x,y,z)(x,y,z∈R)到原点O(0,0,0)的距离为3,则式子x+2y+2z的最大值与最小值的差是______.
正确答案
18
解析
解:∵|OP|2=x2+y2+z2=9,
∴根据柯西不等式,得,
由|x+2y+2z|≤9,得-9≤x+2y+2z≤9
当且仅当x=1,y=z=2时,x+2y+2z有最大值9,当x=-1,y=z=-2时,x+2y+2z有最小值-9.
最大最小值的差为18
故答案为:18
函数y=2+
的最大值为______.
正确答案
由题意得,,解得-
≤x≤1,
则函数的定义域是[-,1],
由柯西不等式得,
y=2+
=2
+
≤
×
=3,
当且仅当2=
,即x=
时取到等号,
则当x=时,函数的最大值是3,
故答案为:3.
设任意实数x0>x1>x2>x3>0,要使logx0x11993+logx1x21993+logx2x31993≥k•logx0x31993恒成立,则k的最大值是______.
正确答案
要使logx0x11993+logx1x21993+logx2x31993≥k•logx0x31993恒成立
即使+
+
≥k•
恒成立
令a=lgx0-lgx1,b=lgx1-lgx2,c=lgx2-lgx3,而x0>x1>x2>x3>0
∴a>0,b>0,c>0
即使得+
+
≥k•
(a>0,b>0,c>0)恒成立
即k≤(+
+
)(a+b+c)的最小值
根据柯西不等式可知(+
+
)(a+b+c)≥(
×
+
×
+
×
)2=(1+1+1)2=9
∴k的最大值是9
故答案为:9
已知函数f(x)=lnx+-1
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)设m∈R,对任意的a∈(-l,1),总存在xo∈[1,e],使得不等式ma-(xo)<0成立,求实数m的取值范围;
(Ⅲ)证明:ln2l+1n22+…+ln2n>(n≥2,n∈N*).
正确答案
(Ⅰ)f′(x)=-
=
,x>0.
令f′(x)>0,得x>1,因此函数f(x)的单调递增区间是(1,+∞).
令f′(x)<0,得0<x<1,因此函数f(x)的单调递减区间是(0,1).…(4分)
(Ⅱ)依题意,ma<f(x)max.
由(Ⅰ)知,f(x)在[1,e]上是增函数,
∴f(x)max=f(e)=lne+-1=
.
∴ma<,即ma-
<0对于任意的a∈(-1,1)恒成立.
∴解得-
≤m≤
.
所以,m的取值范围是[-,
].…(8分)
(Ⅲ)由(Ⅰ)知函数f(x)在[1,+∞)上单调递增,
故f(x)=lnx+-1≥f(1)=0,
∴lnx≥1-,以x2替代x,得lnx2≥1-
.
∴ln2l+1n22+…+ln2n>1-+1-
+…+1-
即ln2l+1n22+…+ln2n>n-(+
+…+
).
又+
+…+
<1+
+
+…+
∴-(+
+…+
)>-[1+
+
+…+
]
∴n-(+
+…+
)>n-[1+
+
+…+
]=n-[1+1-
+
-
+…+
-
]=
,
∴ln1+ln2+…+lnn>.
由柯西不等式,
(ln2l+1n22+…+ln2n)(12+12+…+12)≥(ln1+ln2+…+lnn)2.
∴ln2l+1n22+…+ln2n≥(ln1+ln2+…+lnn)2>
(n≥2,n∈N*).
∴ln2l+1n22,+…+ln2 n>(n≥2,n∈N*).…(14分)
已知a,b,x,y均为正数,且a≠b.
(Ⅰ)求证:(+
)(x+y)≥(a+b)2,并指出“=”成立的条件;
(Ⅱ)求函数f(x)=+
(0<x<
)的最小值,并指出取最小值时x的值.
正确答案
(Ⅰ)∵(+
)(x+y)=a2+
+
+b2=a2+b2+(
+
)
≥a2+b2+2=a2+b2+ab=(a+b)2,当且仅当ay=bx时取等号.
(II)∵f(x)=+
=
+
=(
+
)(3x2+1-3x2)
由(I)知,上式≥(3+3)2=36,当且仅当3x2=1-3x2即x2=时等号成立,
∴函数f(x)=+
(0<x<
)的最小值36,取最小值时x的值为
.
已知函数f(x)=|x-m|,不等式f(x)≤3 的解集为{x|-1≤x≤5}
(Ⅰ)实数m值;
(Ⅱ)若a2+b2+c2=1且f(2x-1)+f(2x+1)>a+b+c对任意实数a,b,恒成立,求实数x的取值范围.
正确答案
(I)|x-m|≤3⇔-3≤x-m≤3⇔m-3≤x≤m+3,由题意得解得m=2;…(4分)
(II)∵根据柯西不等式,有(a2+b2+c2)(12+12+2)≥(a+b+
c)2,
∴-2≤a+b+c≤2,
∴当a=b=时,a+b+
c的最大值为2.…(8分)
又∵f(x)=|x-2|,
∴f(2x-1)+f(2x+1)>a+b+c恒成立等价于|2x-3|+|2x-1|>2=|2x-3-(2x-1)|,
从而2x-3与2x-1同号,即(2x-3)(2x-1)>0,
∴x的取值范围是x>或x<
.…(12分)
已知,
,
,且
.求证:
.
正确答案
详见解析
试题分析:由柯西不等式得
试题解析:因为
, 8分
当且仅当,即
时,取等,
所以. 10分
本题有(1)、(2)、(3)三个选考题,每题7分,请考生任选2题作答,满分14分.如果多做,则按所做的前两题计分
(1)二阶矩阵M对应的变换将向量,
分别变换成向量
,
,直线l在M的变换下所得到的直线l′的方程是2x-y-1=0,求直线l的方程.
(2)过点P(-3,0)且倾斜角为30°的直线l和曲线C:(s为参数)相交于A,B两点,求线段AB的长.
(3)若不等式|a-1|≥x+2y+2z,对满足x2+y2+z2=1的一切实数x,y,z恒成立,求实数a的取值范围.
正确答案
(1)设M=,则由题知
=
,
=
所以,解得
,所以M=
.
设点P(x,y)是直线l上任一点,在M变换下对应的点为P′(x0,y0),
那么=
即
.
因为2x0-y0-1=0,∴2(-x-4y)-(3x+5y)-1=0 即5x+13y+1=0,
因此直线l的方程是5x+13y+1=0.
(2)由已知,直线的参数方程为t为参数),
曲线s为参数)可以化为x2-y2=4.
将直线的参数方程代入上式,得t2-6t+10=0.
设A,B对应的参数分别为t1,t2,∴t1+t2=,t1t2=10.
∴AB=|t1-t2|==2
.
(3)由柯西不等式9=(12+22+22)•(x2+y2+z2)≥(1•x+2•y+2•z)2
即x+2y+2z≤3,当且仅当
即x=,y=
,z=
时,x+2y+2z取得最大值3.
∵不等式|a-1|≥x+2y+2z,对满足x2+y2+z2=1的一切实数x,y,z恒成立,
只需|a-1|≥3,解得a-1≥3或a-1≤-3,∴a≥4或∴a≤-2.
即实数的取值范围是(-∞,-2]∪[4,+∞).
不等式选讲:
已知a,b,c为实数,且a+b+c+2-2m=0,a2+b2+
c2+m-1=0.
(Ⅰ)求证:a2+b2+
c2≥
;
(Ⅱ)求实数m的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)证明:由柯西不等式得[a2+(
1
2
b)2+(
c
3
)2]•[12+22+32]≥(a+b+c)2,…2分
即 (a2+b2+
c2)×14≥(a+b+c)2,∴a2+
b2+
c2≥
.…4分
(Ⅱ)由已知得a+b+c=2m-2,a2+b2+
c2=1-m,∴14(1-m)≥(2m-2)2,
∴2m2+3m-5≤0,∴-≤m≤1.…6分
又 a2+b2+
c2=1-m≥0,∴m≤1.
综上可得,-≤m≤1,即实数m的取值范围为[-
,1].…7分
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