1. Trang chủ
  2. » Giáo án - Bài giảng

Sử dụng bất đẳng thức Cosi để giải toán.

4 1,4K 22
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Sử dụng bất đẳng thức Cosi để giải toán
Người hướng dẫn PTS. Nguyễn Văn A
Trường học Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội
Chuyên ngành Toán học
Thể loại Bài giảng
Năm xuất bản 2023
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 4
Dung lượng 184 KB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

Bất đẳng thức CosiI.. Kiến thức cơ bản: Định lý: Trung bình cộng của n số không âm lớn hơn hoặc bằng trung bình nhân của n số đó... Hệ qủa 2: Nếu các số không âm có tích không đổi thì tổ

Trang 1

1 Bất đẳng thức Cosi

I Kiến thức cơ bản:

Định lý: Trung bình cộng của n số không âm lớn hơn hoặc bằng trung bình nhân của

n số đó

Cho a1, a2, …, an ≥ 0 ta luôn có:

+ + + ≥

n

a a

n

a a

a1 2 (*)

Dấu đẳng thức xẩy ra khi và chỉ khi a1 = a2 =…= an

Trong khuôn khổ sáng kiến này tôi chỉ chứng minh đến n=4

Chứng minh:

Trờng hợp 1: Với n=1, bất đẳng thức (*) hiển nhiên đúng

TRờng hợp 2: Với n=2, Khi đó bất đẳng thức (*) tơng đơng với:

2

2

1 a

2

1a

a

⇔ a1+a2 ≥ 2 a1a2

2

2

1 ) ( )

( a + a - 2 a1a2 ≥0 (Vì a1, a2 ≥0)

2

( aa ≥0 (đpcm)

Trờng hợp 3: n=3 Khi đó bất đẳng thức (*) tơng đơng với: 3

3 2 1 3 2 1

a a a

≥ + +

Đặt a1=x3, a2=y3, a3=z3 , x ≥0 , y ≥0, z ≥0

Bất đẳng thức cần chứng minh có dạng x +y +zxyz

3

3 3 3

Hay x3 + y3 + z3-3xyz ≥0

Mà x3 + y3 + z3-3xyz=(x+y+z) [ 2 2 ( ) 2

2

1 ) ( 2

1 ) ( 2

1

x z z

y y

Suy ra điều phải chứng minh

Trờng hợp 4: với n=4 khi đó bất đẳng thức (*) tơng đơng với:

4

4 3 2 1 4 3

2

1

a a

a

a

≥ +

+

+

Thật vậy ta có:

A=

4

4 3 2

1 a a a

2

2 2

4 3 2

1 a a a

2

4 3 2

1a a a

4 3 2

1a a a

4 3 2

1a a a a

Trang 2

Hay:

4

4 3 2

1 a a a

4 3 2

1a a a

a Dấu “=” a1a2= a3a4

mà a1 = a2 nên a1= a2= a3= a4

Từ định lý trên ta có hai hệ qủa:

Hệ qủa 1:Nếu các số không âm có tổng không đổi thì tích của chúng đạt giá trị lớn nhất khi và chỉ khi chúng bằng nhau

Hệ qủa 2: Nếu các số không âm có tích không đổi thì tổng của chúng đạt giá trị nhỏ nhất khi và chỉ khi chúng bằng nhau

II Một số ví dụ

1.Sử dụng bất đẳng thức côsi chứng minh các bất đẳng khác.

áp dụng bất đẳng thức côsi cho hai số a,b> 0

Ta có: a + b ≥ 2 ab (1)

Tơng tự ta có:

a + c ≥ 2 ac (2)

b + c ≥ 2 bc (3)

Nhân vế theo vế của (1),(2),(3) ta có (a + b)(b + c)(c + a)≥ 8abc

Bài toán này có thể cho nh sau:Cho a,b,c là các cạnh của một tam giác thoả mãn điều kiện: (a+b)(a+c)(b+c) ≥ 8abc

Chứng minh rằng tam giác đó là tam giác đều

Ví dụ 2: Chứng minh 3 (a+k)(b+l)(c+m) ≥ 3 abc + 3 klm (a,b,c,k,l,m >0)

Chứng minh:

Ta có: 3 (a+k)(b+l)(c+m) ≥ 3 abc + 3 klm

⇔(a + k)(b + l)(c + m) ≥ ( 3 abc + 3 klm )3

⇔(ab + al + kb + kl)(c + m) ≥ abc + klm + 3 abcklm (3 abc + 3 klm)

Đặt P = abc + klm + 33 abcklm(3 abc+ 3 klm)

⇔ abc + abm + alc + alm + kbc + kbm + klc ≥ P

⇔ ( abm + kbc + alc) + (alm + kbm + klc) ≥ 33 a2b2c2klm + 3 3 abck2l2m2 (áp dụng

bất đẳng thức côsi cho các số abm , kbc , alc và alm , kbm , klc )

Ta lại có: abm + klc + abc ≥ 3 3 a2b2c2klm (áp dụng bất đẳng thức côsi cho các số

abm,klc,abc)

Và: alm + kbm + klc ≥ 3 3 abck2l2m2 (áp dụng bất đẳng thức côsi cho các số

abm,klc,abc)

Từ đó ta có điều phải chứng minh

Trang 3

2 Sử dụng bất đẳng thức côsi tìm giá trị lớn nhất,nhỏ nhất

Ví dụ 3: Tìm giá trị nhỏ nhất của Y = 4x2-3x3 với 0

3

4

x

Ta có: Y = x2(4-3x) =

2

3 2

3 9

4 x x ( 4-3x) ≥ 0 vì 0

3

4

x

Mặt khác ta có tổng ba số không âm

2

3x,

2

3x, 4-3x là:

2

3x+

2

3x+4-3x = 4 không đổi Nên tích của chúng đạt đợc giá trị lớn nhất khi chúng bằng nhau:

2

3x = 4-3x ⇔ x =

9

8 thỏa điều kiện 0

3

4

x

Ví dụ 4: Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức

A = (3-x)(4-y)(2x+3y) biết rằng 0 ≤x≤ 3 và 0 ≤ y≤ 4

Ta có: A =

3 2

1 ( 6-2x)(12-3y)(2x+3y)

Và 6-2x ≥ 0; 12-3y ≥0 ; 2x+3y ≥ 0 vì 0 ≤ x≤ 3 và 0 ≤ y≤ 4

Mà 6-2x+12-3y+2x-3y=18 không đổi

Suy ra A lớn nhất khi và chỉ khi:

6-2x=12-3y=2x-3y ⇔x=0 và y=2

Vạy Amax=48 khi x=0, y=2

Ví dụ 5:Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức

M= x−2+ 4−x

Giải Ta phải có:

0 4

0 2

x

x

⇔2≤x≤ 4

Do M > 0 nên M đạt giá trị lớn nhất khi M2 đạt giá trị lớn nhất

Vậy M2= ( x−2+ 4−x)2=x-2+4-x+2 (x− 2 )( 4 −x) ≤ 2+2 4

2

) 4 ( ) 2

Dấu “=” xẩy ra khi và chỉ khi x-2=4-x ⇔x=3

Vậy Mmax=2 khi x=3

Ví dụ 7: Tìm giá trị lớn nhất của tích

N=x.y.z.t biết rằng x, y, z, t là những số không âm và tx+xy+z+yzt=1

Giải: Theo bất đẳng thức Cosi ta có

4 4

yzt

z

xy

tx

zt y z xy tx

≥ +

+

4

1 )4 ≥ x2y2t2z2

2 2 2 2

256

1

z t y

x

⇔ ≥xyzt

16

1

Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi: tx=xy=z=yzt=

4

1suy ra y=t=1, x=

4 1

Ngày đăng: 13/07/2014, 04:00

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w