- 柯西不等式的几何意义
- 共100题
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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