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基本不等式

求最大最小值的不等式工具

换个说法你就懂了

食堂打饭拼餐最讲究人均:你和同桌各出一点,总额固定时,两个人出得越接近,单人负担越轻。要是你出 10 块他出 1 块,平均下来谁都别扭。基本不等式说的就是这种「和固定时越平均越占优」的道理,反过来积固定时接近也最省。

核心公式 / 定理

  • 定义

    对任意正数 a、b,都有 a + b ≥ 2√(ab),当且仅当 a = b 时取等号。

  • 公式

    常用变形:ab ≤ ((a + b)/2)²;使用 a + b ≥ 2√(ab) 的前提是一正、二定、三相等。

  • 判定

    求最值时先确认各项均为正、和或积为定值,再看等号能否取到,三者缺一不可。

  • 易错点

    两个数不一定都是正数,若为负要先取负号或换元,直接套公式会出错。

经典例题

已知 x > 0,求 y = x + 4/x 的最小值及取得最小值时 x 的值。

  1. 1因为 x > 0,所以 x 与 4/x 都为正,满足「一正」。
  2. 2由基本不等式:x + 4/x ≥ 2√(x · 4/x) = 2√4 = 4。
  3. 3取等号需 x = 4/x,即 x² = 4,由 x > 0 得 x = 2。

答案:最小值为 4,此时 x = 2。

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