Chuyên đề 2 bất đẳng thức

Hoàn tất chứng minh... Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức 2 2... Tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của P.

Câu 1 (Tuyển sinh tỉnh Thanh Hóa năm 2019-2020) Cho các số thực a, b, c thỏa mãn abc1,

Chứng minh rằng:

a b ab b c bc c a ca

Lời giải

Ta có: a4b4 ab a 2b2  4 4   2 2  2 2

1 1

a b ab ab a b ab a b

Tương tự có: 4 4  2  2 

1 1

bc

b c bc b c ; 4  4  2  2

1 1

ca

c a ca c a

Suy ra  2 2   2 2  2 2

VT

Đặt 2  3 2  3 2  3

a x b y c z ta có: xyz1 ( do abc1)

Suy ra:  3 3  3 3  3 3

VT

Dễ cm đc x3y3xy x y

VT

xy x y yz y z zx z x

VT

xyz x y z xyz y z x zxy z x y

VT

x y z x y z zx y z

Vậy VT1 Dấu “_” xảy ra khi a b c

Câu 2 (Tuyển sinh tỉnh Thái Bình năm 2019-2020) Cho a , b , c là các số thực dương thỏa mãn

6

a b c ab bc ac Chứng minh rằng:

3

a b c

Lời giải

Đặt

a b c P

b c a

Có a , b , c là các số thực dương, theo bất đẳng thức AM-GM có:



















3

2

3

2

3

2

2 2 2

a ab a

b

b bc b

c

c ac c

a

2

a b c

6

a b c ab bc ac     

 P2 a2b2c2  a b c   6

Có a b 2b c 2a c 2 0  2a2b2c2 2ab bc ca  

 3 a2b2c2  a b c  2

Suy ra 2    2    6

3

Có ab bc ca a   2b c2 2  3 ab bc ac     a b c  2

3

   a b c ab bc ac a b c      a b c  1  2  6 0

3 a b c a b c

a b c 3

, a b c  2 9

Suy ra 2 9 3 6 3

3

P    

Dấu đẳng thức xảy ra khi a b c 

Vậy

3

a b c

Câu 3 (Tuyển sinh tỉnh Vĩnh Phúc năm 2019-2020) Cho ba số thực dương a, b, c Chứng minh:

2

Lời giải Câu 4 (Tuyển sinh tỉnh Hà Nam năm 2019-2020) Cho a, b, c là các số thực dương và thỏa mãn điều

kiện abc1

Chứng minh

1

2a 2b2c  .

Lời giải

Bất đẳng thức cần chứng minh

1

2a 2b2c 

 2  2  2  2  2  2  2  2  2

 b c  a c  a b  a b c

 ab bc ca   a b c   abc ab bc ca   a b c  

 ab bc ca   a b c     ab bc ca   a b c  

3

 ab bc ca  

Thật vậy áp dụng bất đẳng thức CauChy cho 3 số dương ta có  ab bc ca  33abc2 3

Dấu “=” xảy ra khi a b c  1.

Hoàn tất chứng minh.

Câu 5 (Tuyển sinh tỉnh Hòa Bình năm 2019-2020) Cho hai số thực dương a, b thỏa mãn a + b =

4ab

Chứng minh rằng: 2 2

1

b   a  

.Lời giải

.Từ a + b = 4ab

1

4

ab ab ab

.Chứng minh được BĐT: Với x, y >0 ta có

a b



 (*) Áp dụng (*) ta có

a b



=

1

a b ab



Dấu đẳng thức xảy ra khi

1 2

a b 

Câu 6 (Tuyển sinh tỉnh Hải Phòng năm 2019-2020)Cho , ,x y z là ba số dương Chứng minh

x y z 1 1 1 9

x y z

      

Lời giải

Áp dụng bất đẳng thức

2

x y

y x  cho hai số x0;y 0ta chứng minh được

x y z 1 1 1 9

x y z

     

Câu 7 (Tuyển sinh tỉnh KONTUM năm 2019-2020) Chứng minh

2 + 3+ + 400 <

Lời giải

÷

Ta có :

-.

Vậy

2+ 3+ + 400 <

.

Câu 8 (Tuyển sinh tỉnh Lai Châu năm 2019-2020) Cho các số thực dương a, b, c Chứng minh rằng:

a b  c b c   a c a   b  

Lời giải

Ta chứng minh bất đẳng thức

4

   

với x, y > 0

Thậy vậy, với x, y > 0 thì:

2 2 2

x y

2 2 2 0 ( )2 0

 x  xy y   x y  (luôn đúng)

Do đó:

4

   

với x, y > 0

Áp dụng bất đẳng thức trên ta có:

Tương tự ta có:





c a b c b a b

Cộng vế với vế các bất đẳng thức với nhau ta được:

1

4

a c b c b a c a c b a b

ab bc ab ca bc ca b a c a b c c b a a b c

Do đó

1 4



VT VP

(đpcm)

Dấu “=” xảy ra khi a = b = c

Câu 9 (Tuyển sinh tỉnh Lạng Sơn năm 2019-2020)Cho ba số thực không âm a, b, c và thỏa

mãn a+b+c=1 Chứng minh rằng:

a b c   a  b  c

Lời giải

Ta có a2b c 4(1 a)(1 b)(1 c) a2b c 4(b c a c a b )(  )(  )

Áp dụng bất đẳng thức cô si ta có

a b b c    a b b c   a b c  a b b c   a b c a c  a b b c a c  

Áp dụng bất đẳng thức cô si

2

1 (a 2b c a c)( ) a 2b c (a 2b c) (a c)

a b c a b a c b c

Câu 10 (Tuyển sinh tỉnh Ninh Thuận năm 2019-2020) Giải bất phương trình 7 – 2 4x  x3

Lời giải

3 3

x  x  x  x

Vậy nghiệm của bất phương trình là x >

5 3

Câu 11 (Tuyển sinh tỉnh Ninh Bình năm 2019-2020) Rút gọn biêu thức A  2 18

Lời giải

A

Câu 12 (Tuyển sinh tỉnh Ninh Bình năm 2019-2020) Cho , , x y z là các số thực dương thỏa mãn

2019

x y z   Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức

T

x yz y zx z xy

Lời giải

Ta chứng minh bất đẳng thức

 

Áp dụng bất đẳng thức Bu – nhi – a - cốp – xki cho ba bộ số

; x , ; y , ; z

ta có

2

2

2

 

  (*)

Dấu “=” xảy khi khi

a b c

x y z

Áp dụng bất đẳng thức Cô si ta có

T

2x y z x 2y z x y 2z

2

2x y z x 2y z x y 2z

Áp dụng bất đẳng thức (*) ta có

2

x y z x y z 2019

T 2

  Dấu “=” xảy ra khi x y z 673  

Vậy giá trị nhỏ nhất của biểu thức

2019 2



T

khi x y z 673  

Câu 13 (Tuyển sinh tỉnh Quảng Nam năm 2019-2020) Cho hai số thực x y, thỏa mãn x3;y3.

Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức

      

Lời giải

21 3 62 3 21 7 2

2 14 62 2 80

x

x

Dấu “ ” xảy ra

3 3

x y





 





Vậy giá trị nhỏ nhất của T là 80 khi x = 3; y =3

Câu 14 (Tuyển sinh tỉnh Quảng Ninh năm 2019-2020) Cho x, y, z là các số thực dương thỏa mãn

x+ y + z ≤1 Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức

P= 1

x2+ y2+ z2 +

1

xy+ yz+ zx

Lời giải

Ta có xy + yz+ zx≤ ( x+ y + z )

3

1

3 nên

2017

xy+ yz+zx ≥6051

Áp dụng BĐT

( x+ y+ z ) ( 1 x +

1

y +

1

z ) ≥9

, ta có:

[ ( x2+ y2+ z2)+( xy+ yz+zx)+(xy+ yz+zx ) ] ( 1 x2+ y2+ z2+ 1

xy+ yz+ zx +

1

xy+ yz+ zx ) ≥9

⇔( x2+ y2+ z2+2 xy+2 yz+2 zx) ( 1 x2+ y2+ z2+

1

xy+ yz+zx +

1

xy+ yz+zx ) ≥9

Hay 1

x2+ y2+ z2 +

2

xy + yz+zx ≥9

Từ đó ta có:

P= 1

x2+ y2+ z2 +

2

xy+ yz+ zx +

2017

xy + yz+zx ≥9+6051=6060

x2+y2+z2+

21

xy + yz+ zx+

2017

xy + yz +zx ≥ 9+6051=6060

⇔P≥6060 .Vậy GTNN của P là 6060 khi và chỉ khi x= y=z=

1

3 x= y =z=13

Câu 15 (Tuyển sinh tỉnh Tây Ninh năm 2019-2020) Cho hai số thực không âm ,a b thỏa mãn

a +b = Tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của biểu thức

1

M

ab

=

Lời giải

Ta có a3+b3+ =4 (a3+b3+ + ³1) 3 3ab+3

Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi a b= =1.

Vì ab+ >1 0 nên

3

ab

M

+

Do đó, giá trị nhỏ nhất của biểu thứcM là 3 đạt được khi a b= =1.

+) Vì a2b2 2 nên a 2; b 2. Suy ra a3b3 4 2a2b2 4 2 2 4

Mặt khác

1

1 do 1 1

ab    Suy ra

3 3 4

2 2 4 1

a b M

ab

Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi

0

ab

íï =

Giá trị lớn nhất của biểu thức M là 4 2 2 đạt được khi ( )a b; =( )0; 2 Ú( )a b; =( )2;0

Câu 16 (Tuyển sinh tỉnh Vĩnh Long năm 2019-2020) Cho ,x y là các số thực dương thỏa x y 1

Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức

x

Lời giải

Ta có: x y  1 y 1 x thay vào A ta được:

2

            

Dễ thấy

2

1 0, 2

Áp dụng bất đẳng thức Cô-si ta có

4x 2 4 x 4

Suy ra

2

x

Dấu "=" xảy ra khi

1 2

x 

Vậy min

15 4

A 

khi

1 2

x 

Câu 17 (Tuyển sinh tỉnh BA RIA VT năm 2019-2020) Cho các số thực dương x, y thỏa mãn

3

x y  Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức

P

xy x y

Lời giải

Cho các số thực dương x, y thỏa mãn x y 3 Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức

P

xy x y

P

xy x y

5xy (x y ) y 55xy  y8

P



Ta lại có:

 12

8

x y

xy y y x

 



Khi đó:

1 5 8 8

1

P

    



Vậy

1 3

2 5

Min

x P

y





  





Câu 18 (Tuyển sinh tỉnh Bình Định năm 2019-2020) Cho ,x y là hai số thực thỏa 1

x y xy









 Tìm giá trị

nhỏ nhất của biểu thức

2 2

x y P

x y







Lời giải

Với x y xy ,  , ta có1

Vì

2

x y x y

x y

 và xy  1

Áp dụng bất đẳng thức Cô-si cho hai số dương

2

;

x y

x y



 , ta có

x y



Suy ra minP 2 2.

Dấu đẳng thức xảy ra

2

2

x y

Mà

2

2

y

y













Vậy minP 2 2 tại

2

2

x y













hoặc

2

2

x y













Câu 19 (Tuyển sinh tỉnh Bắc Giang năm 2019-2020) Cho ,x y là các số thực thỏa mãn điều kiện x2y2 1

Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức P3 x 3 y

Lời giải

2

2 2

2

2

3 4

2

x y xy

x y

 

Từ x2y2 1 chỉ ra đượcx y 2   2 2 x y 2;

Suy ra  2 3  x y 3 2 3 0. 

x y

Vậy giá trị nhỏ nhất của P là

19 6 2 2

 khi

2 2

x y 

Câu 20 (Tuyển sinh tỉnh Bắc Ninh năm 2019-2020) Cho hai số thực không âm a b, thỏa mãn

a +b = Tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của biểu thức

1

M

ab

=

Lời giải

Ta có a3+b3+ =4 (a3+b3+ + ³1) 3 3ab+3

Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi a b= =1.

Vì ab+ >1 0 nên

3

ab

M

+

Do đó, giá trị nhỏ nhất của biểu thứcM là 3 đạt được khi a b= =1.

+) Vì a2b2  nên 2 a 2; b 2. Suy ra a3b3 4 2a2b2 4 2 2 4

Mặt khác

1

1 do 1 1

ab    Suy ra

3 3 4

2 2 4 1

a b M

ab

Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi

0

ab

íï =

Giá trị lớn nhất của biểu thức M là 4 2 2 đạt được khi ( )a b; =( )0; 2 Ú( )a b; =( )2;0

Câu 21 (Tuyển sinh tỉnh DAK LAK năm 2019-2020) Cho ba số thực dương x, y,z thỏa mãn:

x 2y 3z 2  

Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức:

S

xy 3z 3yz x 3xz 4y

Lời giải

Đặt a x;b 2y;c 3z   , ta được: a, b, c 0; a b c 2   

Khi đó:

S

ab 2c bc 2a ac 2b

Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi

a c b c

Tương tự ta có:

;

Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi

b a c a ;

a b c b

Cộng các vế ta được:

S

Vậy giá trị lớn nhất củaS bằng

3

2 khi và chỉ khi

2

a b c

3

  

hay giá trị lớn nhất củaS bằng 3

2 khi và chỉ khi

x ; y ; z

Câu 22 (Tuyển sinh tỉnh Hà Nội năm 2019-2020) Cho biểu thức P a 4b4 ab với a b, là các số thực

thỏa mãn a2b2 ab3 Tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của P.

Lời giải

Ta có a2b2ab 3 a2b2  3 ab thay vào P ta được.

P a b  ab a b  a b  ab 3 ab2 2a b2 2 ab 9 6ab a b 2 2 2a b2 2 ab

2 2

9 7ab a b

ab ab

2

ab

   

Vì a2 b2  3 ab, mà a b 2  0 a2b2 2ab 3 ab2ab ab 3  1

Và a b 2 0 a2b2 2ab 3 ab2ab ab 1  2

Từ  1

và  2

suy ra

2

2

      

2

2

ab

Vậy MaxP21 Dấu = xảy ra khi 2 2

3 6

ab

a b









v

MinP1 Dấu = xảy ra khi 2 2

1 2

ab

a b









1 1





 





a

b hoặc

1 1











a

Câu 23 (Tuyển sinh tỉnh Hà Tĩnh đề 01 năm 2019-2020) Cho hai số thực dương a b, thỏa mãn:

Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức

6



ab

Lời giải

Ta có: (a b)2  0 a2 b2 2ab (ab)2 4 ;ab

2

2 2 (a )

2



a b

Từ giả thiết

4

 a b   ab  a b

 2       2

3

 a b  a b    a b   a b    a b 

(vì a, b 0 )

2



9 9

Vậy giá trị lớn nhất của P bằng

7

9 khi

1









a b

a b

Câu 24 (Tuyển sinh tỉnh Hà Tĩnh Đề 02 năm 2019-2020) Cho hai số thực dương a b, thỏa mãn

Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức

12ab

a b

Lời giải

Ta có: (a b)2  0 a2b22ab (ab)2 4 ;ab

2

2 2 (a )

2



a b

Từ giả thiết

4

 a b   ab  a b

3

 a b  a b    a b   a b    a b 

2



Giá trị lớn nhất của P bằng

16

9 khi

1









a b

a b

Câu 25 (Tuyển sinh tỉnh Hưng Yên năm 2019-2020) Cho các số thực dương x, y, z thỏa mãn:

x y z  xyz

Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức

P

x yz y xz z xy

Lời giải

x y z xyz

yz xz xy

Áp dụng bất đẳng thức Cô-si cho hai số dương

;

x y

yz xz ta có:

2

yzxz  yz x z

Tương tự ta cũng có:

;

xzxy x xyyz y

2 2 2

yz xz xz xy xy yz z x y

          

3

x y z

yz zx xy x y z x y z

Lại có:

2

4

2

x

x yz x yz x yz



Tương tự

y xz  xz z xy xy

Suy ra

3 2

P

P

 

Vậy giá trị nhỏ nhất của P = 3/2 khi x = y = z = 1

Câu 26 (Tuyển sinh tỉnh Hải Dương năm 2019-2020) Cho các số dương , ,a b c thỏa mãn điều

kiện: a b c  2019.

Lời giải

.Ta có:

5

2

Tương tự:

5

2019 5

P

Dấu “=” xảy ra

2019

673 3

 a b c   

Vậy minP2019 5 a b c  673

Câu 27 (Tuyển sinh tỉnh Hải Phòng năm 2019-2020) Cho , ,a b c là ba số dương thỏa mãn

6

a b c   Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức

A

Lời giải

Áp dụng bất đẳng thức ở phần a) ta có:

;

a b c c a c b   

9

;

b c a a c a b  9

c a bb a b c   

Cộng theo các vế của ba bất đẳng thức trên ta được

9

A

9

2

A

c a a c c b b c a b b a

 

3

2

Dấu “=” xảy ra khi a b c  2

Vậy MaxA 1 a b c   2.

Câu 28 (Tuyển sinh tỉnh Hậu Giang năm 2019-2020) Với x 0 , tìm giá trị nhỏ nhất của biểu

thức:

2 2

x 3x 2019 A

x

 



Lời giải

Điều kiện x 0

Ta có

2

x 3x 2019 3 2019

Đặt t 1t 0

x

ta được:

A 1 3t 2019t 2019 t t 1

673

2

1 2689 2689

2019 t

1346 2692 2692

Dấu “=” xảy ra khi t 1 tm

1346



Vậy

2689 min A

2692



khi t 1 x 1346 tm 

1346

Câu 29 (Tuyển sinh tỉnh Nam Định năm 2019-2020) Xét các số x, y, z thay đổi thoả mãn x3 + y3 + z3

– 3xyz = 2

Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức

1

2

Lời giải

Ta có:

x³ + y³ + z³ - 3xyz = (x + y)³ - 3xy(x - y) + z³ - 3xyz = 2

 [(x + y)³ + z³] - 3xy(x + y +z ) = 2

 (x + y + z)³ - 3z(x + y)(x + y + z) - 3xy(x – y - z) = 2

 (x + y + z)[(x + y + z)² - 3z(x + y) - 3xy] = 2

 (x + y + z)(x² + y² + z² + 2xy + 2xz + 2yz - 3xz - 3yz - 3xy) = 2

 (x + y + z)(x² + y² + z² - xy - xz - yz) = 2

 x² + y² + z² - xy - xz – yz ≠ 0

Chứng minh: x² + y² + z² - xy - xz – yz ≥ 0 với mọi x, y, z

 x² + y² + z² - xy - xz – yz > 0  x + y + z

Đặt x + y + z = t (t > 0)  x² + y² + z² - xy - xz – yz

t 2



khi đó ta có

Áp dụng BĐT Cô si ta có:

2   2  (dấu bằng xảy ra  t = 2)

(dấu bằng xảy ra  t = 2)

 P ≥ 8 – 2 = 6 Tồn tại x = y = 1, z = 0 thì P = 6

Vậy giá trị nhỏ nhất của P là 6