- 柯西不等式与排序不等式
- 共105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,+∞).
已知a、b、c是实数,且a2+b2+c2=1,求2a+b+2c的最大值.
正确答案
因为已知a、b、c是实数,且a2+b2+c2=1根据柯西不等式(a2+b2+c2)(x2+y2+z2)≥(ax+by+cz)2
故有(a2+b2+c2)(22+1+22)≥(2a+b+2c)2
故(2a+b+2c)2≤9,即2a+b+2c≤3
即2a+b+2c的最大值为3.
若ai>0(i=1,2,3,…,n),且a1+a2+…+an=1,证明:a12+a22+…+an2≥. (n≥2,n∈N)
正确答案
由柯西不等式(a1+a2+a2+a3+a3+a4+…+an+a1)×(+
+…+
)
≥(a1+a2+…+an)2=1.
即2(+
+…+
)≥(a1+a2+…+an)2=1.
(+
+…+
)≥
,
令a1=a2=…=a1=,得a12+a22+…+an2≥
. (n≥2,n∈N).
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
(1)选修4-2:矩阵与变换
已知矩阵A=,若矩阵A属于特征值6的一个特征向量为
=
,属于特征值1的一个特征向量为
=
,求矩阵A.
(2)选修4-4:坐标与参数方程
以直角坐标系的原点为极点,x轴正半轴为极轴,并在两种坐标系中取相同的长度单位.已知直线l的极坐标方程为psin(θ-)=6,圆C的参数方程为
,(θ为参数),求直线l被圆C截得的弦长.
(3)选修4-5:不等式选讲
已知实数a,b,c,d满足a+b+c+d=3,a2+2b2+3c2+6d2=5试求a的最值.
正确答案
(1)依题意得,即
所以解得
∴A=
(2)由ρsin(θ-)=ρ(
sinθ-
cosθ)=6,∴y-
x=12
将圆的参数方程化为普通方程为x2+y2=10圆心为C(0,0),半径为10.
∴点C到直线的距离为d==6,
直线l被圆截得的弦长为2=16
(3)由柯西不等式得,有(2b2+3c2+6d2)(+
+
)≥(b+c+d)2
即2b2+3c2+6d2≥(b+c+d)2,由条件可得,5-a2≥(3-a)2
解得,1≤a≤2,代入b=1,c=,d=
时,amax=2;b=1,c=
,d=
时,amin=1
(2013•湖北)设x,y,z∈R,且满足:,则x+y+z= _________ .
正确答案
根据柯西不等式,得
(x+2y+3z)2≤(12+22+32)(x2+y2+z2)=14(x2+y2+z2)
当且仅当时,上式的等号成立
∵x2+y2+z2=1,∴(x+2y+3z)2≤14,
结合,可得x+2y+3z恰好取到最大值
∴=
,可得x=
,y=
,z=
因此,x+y+z=+
+
=
故答案为:
(1)a、b为非负数,a+b=1,x1,x2∈R+,求证:(ax1+bx2)(bx1+ax2)≥x1x2;
(2)已知实数a,b,c,d满足a+b+c+d=3,a2+2b2+3c2+6d2=5试求a的最值.
正确答案
(1)∵
(∵a+b=1).
(2)由柯西不等式得,有(2b2+3c2+6d2)(+
+
)≥(b+c+d)2;
即2b2+3c2+6d2≥(b+c+d)2
由条件可得,5-a2≥(3-a)2;
解得,1≤a≤2当且仅当=
=
时等号成立,
代入b=1,c=,d=
时,
amax=2b=1,c=,d=
时amin=1.
不等式选讲:已知x,y,z∈R,且x-2y-3z=4,求x2+y2+z2的最小值.
正确答案
由柯西不等式,得[x+(-2)y+(-3)z]2≤[12+(-2)2+(-3)2](x2+y2+z2),
即(x-2y-3z)2≤14(x2+y2+z2),…(5分)
即16≤14(x2+y2+z2).
所以x2+y2+z2≥,即x2+y2+z2的最小值为
.…(10分)
(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
(1)设矩阵 A=,这里a,b,c,d∈R,
则 A==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
.
设,且
,则
的最小值为______.
正确答案
试题分析:由柯西不等式得:,所以
,得
,所以,故答案为
.
设α,β,γ 都是锐角,且sinα+sinβ+sinγ=1,证明
(1)sin2α+sin2β+sin2γ≥;
(2)tan2α+tan2β+tan2 γ≥.
正确答案
证明:(1)由柯西不等式得:(sin2α+sin2β+sin2γ)(1+1+1)≥(1•sinα+1•sinβ+1•sinγ)2,
因为sinα+sinβ+sinγ=1,所以3(sin2α+sin2β+sin2γ)≥1,得:sin2α+sin2β+sin2γ≥.
(2)由恒等式tan2x=-1和若a,b,c>0,则
+
+
≥
,
得tan2α+tan2β+tan2 γ=+
+
-3≥
-3.
于是=
≥
=
,
由此得tan2α+tan2β+tan2 γ≥-3=
.
观察下列两个结论:
(Ⅰ)若a,b∈R+,且a+b=1,则+
≥4;
(Ⅱ)若a,b,c∈R+,且a+b+c=1,则+
+
≥9;先证明结论(Ⅱ),再类比(Ⅰ)(Ⅱ)结论,请你写出一个关于n个正数a1,a2,a3,…,an的结论?(写出结论,不必证明.)
正确答案
由柯西不等式(1+1+1)2≤(a+b+c)(+
+
),
得32≤1×( +
+
),
所以 +
+
≥9,
类比(Ⅰ)(Ⅱ)结论,写出一个关于n个正数a1,a2,a3,…,an的结论是:
若ai∈R+(i=1,2,3,…,n),且ai=1,则
≥n2.
扫码查看完整答案与解析