本题导读

本题考查柯西不等式。核心在于柯西不等式法、结构配凑法的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2018年江苏卷)【选做题】本题包括A、B、C、D四小题,请选定其中两小题,并在相应的答题区域内作答.若多做,则按作答的前两小题评分.

D.[选修4-5:不等式选讲]

若 为实数,且 ,求 的最小值.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 特征识别:
  • 待求式:平方和形式 。
  • 已知条件:一次和形式 。
  • 核心工具:这是典型的柯西不等式应用场景。
  1. 公式配凑:
  • 柯西不等式标准形式:。
  • 为了构造出已知条件 ,我们令系数序列为 。
  1. 计算与验证:
  • 代入已知值 ,计算出 的下界。
  • 必须检查等号成立的条件(即 与系数成比例),确保最小值可以取到。

✅【答案】

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的最小值为

✍【详细解析】

Abstract

解:

由柯西不等式得:

即:

因为已知 ,代入上式得:

解得:

等号成立条件:

当且仅当 时,等号成立。

设 ,代入 得:

此时 ,对应的 。

所以, 的最小值为 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 柯西不等式的“三要素”:
  • 结构:平方和 × 平方和 积之和的平方。
  • 方向:求平方和的最小值(如本题)或求一次和的最大值。
  • 等号:分量对应成比例。
  1. 几何意义(拓展):
  • 本题在空间几何中相当于:求原点 到平面 距离的平方。
  • 点到平面距离公式:。
  • 距离的平方 。这与不等式结果完美契合。

📖【试题探源与推广】

Tip

在 Obsidian 笔记中,可以整理柯西不等式的常见变式:

  • 向量形式:。
  • 分式形式 (安得烈亚斯库不等式):。
  • 本题如果用分式形式看待:。

🔗【关联脉络】

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