已知(x_(1),y_(1)),(x_(2),y_(2))是函数y=2^x的图象上两个不同的点,则( )A. log_2(y_1+y_2)/(2)<(x_1+x_2)/(2)B. log_2(y_1+y_2)/(2)>(x_1+x_2)/(2)C. log_2(y_1+y_2)/(2)<x_1+x_2D. log_2(y_1+y_2)/(2)>x_1+x_2
A. $log_2\frac{y_1+y_2}{2}<\frac{x_1+x_2}{2}$
B. $log_2\frac{y_1+y_2}{2}>\frac{x_1+x_2}{2}$
C. $log_2\frac{y_1+y_2}{2}<x_1+x_2$
D. $log_2\frac{y_1+y_2}{2}>x_1+x_2$
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查指数函数与对数函数的性质,以及均值不等式(AM ≥ GM)的应用。
解题核心思路:
- 利用指数函数表达式将$y_1$和$y_2$表示为$2^{x_1}$和$2^{x_2}$。
- 对$\frac{y_1 + y_2}{2}$应用算术-几何均值不等式,得到其与$2^{\frac{x_1 + x_2}{2}}$的关系。
- 通过对数函数的单调性,将指数形式的不等式转化为对数形式,最终比较大小。
破题关键点:
- 均值不等式的应用需注意等号成立条件(题目中两点不同,故等号不成立)。
- 对数函数的单调性保证了不等式方向在取对数后保持不变。
步骤1:表达$y_1$和$y_2$
由题意,$(x_1, y_1)$和$(x_2, y_2)$在函数$y = 2^x$上,故:
$y_1 = 2^{x_1}, \quad y_2 = 2^{x_2}$
步骤2:应用算术-几何均值不等式
对$y_1$和$y_2$应用均值不等式:
$\frac{y_1 + y_2}{2} \geq \sqrt{y_1 y_2}$
代入$y_1$和$y_2$的表达式:
$\frac{2^{x_1} + 2^{x_2}}{2} \geq \sqrt{2^{x_1} \cdot 2^{x_2}} = 2^{\frac{x_1 + x_2}{2}}$
由于两点不同($x_1 \neq x_2$),等号不成立,故:
$\frac{y_1 + y_2}{2} > 2^{\frac{x_1 + x_2}{2}}$
步骤3:取对数比较大小
对不等式两边取以2为底的对数(单调递增,不等号方向不变):
$\log_2 \left( \frac{y_1 + y_2}{2} \right) > \log_2 \left( 2^{\frac{x_1 + x_2}{2}} \right)$
化简右侧得:
$\log_2 \left( \frac{y_1 + y_2}{2} \right) > \frac{x_1 + x_2}{2}$
因此选项B正确。