bài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thức

7
BÀI GIẢNG SỬ DỤNG HÀM SỐ ĐỂ CHỨNG MINH BẤT ĐẲNG THỨC Bài giảng ở Lớp Dạy Thêm LTDH… Trong bài viết này chúng tôi giới thiệu với bạn đọc một kĩ thuật thường sử dụng để xử lí các bài toán về bất đẳng thức và bài toán tìm cực trị của một biểu thức trong đó các biểu thức và giả thiết của bài toán đều là những biểu thức, đẳng thức, bất đẳng thức đẳng cấp. Trước hết xin nhắc lại định nghĩa biểu thức đẳng cấp: Biểu thức được gọi là biểu thức đẳng cấp bậc ( ) nếu Nếu biểu thức là biểu thức đẳng cấp bậc 0 thì với phép đặt , ta có: là biểu thức biến, tức là ta đã làm giảm đi số biến. Đặt biệt với biểu thức đẳng cấp bậc 0 hai biến thì ta có thể chuyển về biểu thức một biến. Do đó để tìm cực trị của biểu thức này ta có thể sử dụng phương trình khảo sát hàm số. Sau đây là các ví dụ minh họa Ví dụ 1. Cho hai số thực thay đổi và thỏa mãn . Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của biểu thức: (Đề thi ĐH Khối B – 2009 ). Lời giải. * Nếu . * Nếu thì đặt : ta có: Xét hàm số , ta có :

Upload: lovemathforever

Post on 03-Jul-2015

3.019 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Page 1: Bài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thức

BÀI GIẢNG SỬ DỤNG HÀM SỐ ĐỂ CHỨNG MINH BẤT ĐẲNG THỨC

Bài giảng ở Lớp Dạy Thêm LTDH…

Trong bài viết này chúng tôi giới thiệu với bạn đọc một kĩ thuật thường sử dụng để xử lí các bài toán về bất

đẳng thức và bài toán tìm cực trị của một biểu thức trong đó các biểu thức và giả thiết của bài toán đều là

những biểu thức, đẳng thức, bất đẳng thức đẳng cấp.

Trước hết xin nhắc lại định nghĩa biểu thức đẳng cấp:

Biểu thức được gọi là biểu thức đẳng cấp bậc ( ) nếu

Nếu biểu thức là biểu thức đẳng cấp bậc 0 thì với phép đặt

,

ta có: là biểu thức biến, tức là ta đã làm giảm đi

số biến. Đặt biệt với biểu thức đẳng cấp bậc 0 hai biến thì ta có thể chuyển về biểu thức một biến. Do đó để

tìm cực trị của biểu thức này ta có thể sử dụng phương trình khảo sát hàm số.

Sau đây là các ví dụ minh họa

Ví dụ 1. Cho hai số thực thay đổi và thỏa mãn . Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất

của biểu thức: (Đề thi ĐH Khối B – 2009 ).

Lời giải.

* Nếu .

* Nếu thì đặt :

ta có:

Xét hàm số , ta có :

Page 2: Bài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thức

,

Lập bảng biến thiên ta được:

Vậy: đạt được khi

Và đạt được khi .

Ví dụ 2. Cho là hai số thực thay đổi và thỏa mãn . Tìm giá trị lớn nhất và

giá trị nhỏ nhất của biểu thức : .

Lời giải.

Đặt , từ giả thiết bài toán ta có:

.

Do

Khi đó:

Xét hàm số có

Suy ra đạt được khi

Page 3: Bài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thức

đạt được khi

.

Ví dụ 3. Cho hai số thực thỏa . Tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ

nhất của biểu thức .

Lời giải.

Đặt , khi đó từ giả thiết bài toán ta suy ra :

.

Ta có:

Xét hàm số , ta có:

Dẫn tới . Từ đó ta tìm được:

đạt được khi

Page 4: Bài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thức

đạt được khi

Ví dụ 4. Cho các số thực dương thỏa . Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức

.

Lời giải. Đặt

Khi đó trở thành , vì tồn tại nên bất phương trình này phải có

nghiệm hay

Xét hàm số có

Suy ra .

Vậy đạt được khi .

Ví dụ 5. Chứng minh rằng với mọi số thực dương thoả (*), ta luôn có:

(ĐH Khối A – 2009 ).

Lời giải.

Đặt .

Khi đó gải thiết bài toán trở thành: (*) và bất

đẳng thức cần chứng minh trở thành:

(1).

Vì (*) và (1) là những biểu thức đối xứng đối với $a,b$ nên ta nghĩ tới cách đặt $S=a+b;P=ab$

Mỗi quan hệ giữa $S$ và $P$ là

Page 5: Bài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thức

.

Khi đó :

Nên

luôn đúng do .

Vậy bài toán đã được chứng minh.

Ví dụ 6. Cho các số thực . Tìm giá rị nhỏ nhất của biểu thức

(ĐH Khối A – 2011 ).

Lời giải. Đặt . Khi đó:

Xét hàm số

Xét

Nên là hàm đồng biến trên

Page 6: Bài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thức

Do đó:

Ta có:

Từ đó suy ra: hay

Đẳng thức xảy ra khi

, mà

Vậy .

Ví dụ 7. Cho thỏa và . Tìm giá trị nhỏ nhất và giá trị

lớn nhất của biểu thức: .

Lời giải. Đặt

Từ giả thiết ta có:

Do

Khi đó:

Xét hàm số với , có :

Page 7: Bài giảng sử dụng hàm số để chứng minh bất đẳng thức

Suy ra , đạt được khi

, đạt được khi .

Cuối cùng chúng tôi đưa ra một số bài tập để bạn đọc luyện tập.

Bài 1. Cho . Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của .

Bài 2. Cho các số thực thỏa . Tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của biểu

thức

Bài 3. Cho là hai số thực tùy ý thỏa mãn điều kiện . Tìm giá trị nhỏ nhất của

biểu thức: .

Bài 4. Cho thỏa . Chứng minh rằng :

.

Bài 5. Cho các số thực thỏa . Chứng minh rằng

.

Bài 6. Cho các số thực dương thỏa . Tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất

của biểu thức:

.

Bài 7. Cho các số thực dương thỏa . Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức

.

Bài 8. Cho các số thực dương thỏa và . Tìm giá trị lớn

nhất, giá trị nhỏ nhất của biểu thức: .