Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (245.21 KB, 22 trang )
<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>
<b>CHUYÊN ĐỀ: BẤT ĐẲNG THỨC TỐN LỚP 9</b>
<b>A. BẤT ĐẲNG THỨC</b>
<b>I. Tóm tắc lý thuyết cơ bản</b>
1. Chuyển vế thì đổi dấu.
2. Nhân ( hoặc chia) hai vế cho cùng số dương được BĐT cùng chiều.
3. Nhân ( hoặc chia) hai vế cho cùng số âm được BĐT ngược chiều.
4. Nghịch đảo hai vế của một bất đẳng thức mà hai vế cùng dấu được BĐT
ngược chiều.
5. Cộng từng vế hai bất đẳng thức cùng chiều. (Chú ý khơng có phép biến đổi
trừ từng vế)
6. Nhân từng vế hai bất đẳng thức cùng chiều mà hai vế không âm
<b>II. Các phương pháp chứng minh BĐT cơ bản.</b>
<b>1. Phương pháp biến đổi tương đương</b>
Từ BĐT đề yêu cầu chứng minh, ta biến đổi đến bất đẳng thức đúng, như vậy
BĐT đã được chứng minh.
<b>Bài 1</b>: Chứng minh
2 2
2 2 2 2 <sub> 1</sub>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>d</i> <i>a c</i> <i>b d</i>
<b>Giải</b>
2 2
2 2 2 2 2 2 2 2
2 2 2 2
1 2
(2)
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>d</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>d</i> <i>a c</i> <i>b d</i>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>d</i> <i>ac bd</i>
Vậy để chứng minh BĐT(1) ta phải chứng minh BĐT (2)
Nếu VP= ac + bd < 0 thì (2) đúng
Nếu <i>ac bd</i> 0 <sub>thì</sub>
2
2 2 2 2
2
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
2
2 0
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>d</i> <i>ac bd</i>
<i>a c</i> <i>a d</i> <i>b c</i> <i>b d</i> <i>a c</i> <i>abcd b d</i> <i>ad bc</i>
BĐT cuối ln đúng vậy ta có
2 2 2 2 <sub> 1</sub>
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>d</i> <i>a c</i> <i>b d</i>
<b>2. Phương pháp Sử dụng các bất đẳng thức đã biết</b>
<b>2.1. Sử dụng BĐT suy ra từ BĐT (a-b)2</b> <sub></sub><b><sub> 0</sub></b>
Đây là một trong các PP thường ra thi tuyển 10
Ví dụ :
a. Từ
2
2 2
1 1 1
0 0 (1)
2 4 4
<i>a</i> <i>a</i> <i>a</i> <i>a</i> <i>a</i>
<sub>.</sub>
b. Với x > 1 ta có
1 1
2
1 1 0 1 2 1 1 0 2 1 0 2 1
2
1
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i>
<i>x</i>
<sub> </sub>
<sub></sub>
<sub></sub>
...(Người ra đề cứ lấy một BĐT bất kỳ , từ đó khai triển , kết hợp vài BĐT
<b>Bài 2: </b>Cho 3 số a;b;c thỏa mãn a+b+c =
3
2<sub>. Chứng minh a</sub>2<sub> + b</sub>2<sub> +c</sub>2 <sub></sub>
3
4
Giải:
2
2 2
1 1 1
0 0 (1)
2 4 4
<i>a</i> <i>a</i> <i>a</i> <i>a</i> <i>a</i>
<sub>.</sub>
Tương tự ta có:
2 1 <sub>(2);</sub> 2 1 <sub>(3)</sub>
4 4
<i>b</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>c</i>
Lấy (1) +(2)+(3) được:
2 1 2 1 2 1 2 2 2 3 3 2 2 2 3
4 4 4 4 2 4
<i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>a b c</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i> <i>a</i> <i>b</i> <i>c</i>
<b>Bài 3: </b>Cho x 1; y 4 . Chứng minh rằng
1 4 3
4
<i>y x</i> <i>x y</i>
<i>xy</i>
Giải:
Ta có :
1 4 3
4
<i>y x</i> <i>x y</i>
<i>xy</i>
4 4
1 3 1 3
(*)
4 4
<i>x y</i> <i>y</i>
<i>y x</i> <i>x</i>
<i>xy</i> <i>xy</i> <i>x</i> <i>y</i>
Ta có :
2
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i>
(1)
4
<i>y</i>
<i>y</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>y</i>
<i>y</i>
(2)
Cộng BĐT (1) với BĐT (2) theo vế được
4
1 3
(*)
4
<i>y</i>
<i>x</i>
<i>x</i> <i>y</i>
Vậy
1 4 3
4
<i>y x</i> <i>x y</i>
<i>xy</i>
Dấu “=” khi
2
1 1 0 2
<i>x</i> <i>x</i>
và
2
4 2 0 8
<i>y</i> <i>y</i>
<i><b>Với x; y khơng âm ta có: x +y </b></i> 2 <i>xy</i> <i><b>.Dấu “=” khi x = y</b></i>
<b>2.2.1. Kỹ thuật 1 : Tách 1 hạng tử chứa biến thành tổng của một hằng số </b>
<b>với 1 hạng tử chứa biến sao cho hạng tử này là nghịch đảo của 1 hạng tử </b>
<b>khác có trong biểu thức đã cho.</b>
Chú ý: *
( ) 2. ( ). 2.
( ) ( )
<i>k</i> <i>k</i>
<i>f x</i> <i>f x</i> <i>k</i>
<i>f x</i> <i>f x</i>
*
. ( ) . ( ) . ( ) . ( )
2. . 2.
. ( ) . ( ) . ( ) . ( )
<i>k f x</i> <i>q g x</i> <i>k f x q g x</i> <i>kq</i>
<b>Bài 4:</b> Cho 0 < x < 2. Chứng minh
9 2
7
2
<i>x</i>
<i>B</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Nhận xét: Với ĐK bài toán các biểu thức ”số hạng” đều dương <sub> khả năng </sub>
dùng BĐT Cô si.Muốn dùng Cô SI với biểu thức
9
2
<i>x</i>
<i>x</i>
<sub> thì biểu thức “ số hạng “ </sub>
thứ hai mẫu phải chứa x và tử phải chứa 2 –x. Ta làm nháp như sau:
Nháp: Xét B’ =
9 2
2
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<sub> có dạng như chú ý. </sub>
Khi đó: B – B’ =
9 2 9 2
1
2 2
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<sub>B = B’ + 1.</sub>
Giải:
Xét B’ =
9 2
2
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Khi đó: B – B’ =
9 2 9 2
1
2 2
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<sub>B = B’ + 1.</sub>
B =
9 2
2
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<sub> + 1.</sub>
Do 0 < x < 2 nên
9 2
0; 0
2
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
. Áp dụng BĐT Cơ si có:
B
9 2
2. . 1
2
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<sub> = 2. 3 + 1 = 7 </sub>
<b>Bài 5 :</b> Cho 0 < x < 1. Chứng minh :
3 4
4 3 5
1 <i>x</i><i>x</i>
Giải:
3 4
B
1 <i>x</i> <i>x</i>
Xét
3 4(1 )
'
1
<i>x</i> <i>x</i>
<i>B</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<sub> B – B’ = 5 </sub> <sub> B=B’+5=</sub>
3 4(1 ) 3 4(1 )
5 2 5 4 3 5
1 1
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
Dấu bằng
3 4(1 )
1
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
<sub> Giải được </sub><i>x</i>1 4 2 3 ;<i>x</i>2 4 2 3
<b>2.2.2 Kỹ thuật 2 : Nhân và chia một biểu thức với cùng một số khác không.</b>
Chú ý: Dạng A =
<i>n</i>
<i>n</i>
<i>kx</i> <i>q</i>
<i>mx</i>
, ta đi xét biểu thức <i>q A</i>. sau đó dùng Cô Si
<b>Bài 6 :</b> Với x 9. Chứng minh A=
9 1
5 30
<i>x</i>
<i>x</i>
Ta có: 3A =
9.( 9)
3. 9
5 5
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Do x <sub>9 nên x – 9 </sub><sub> 0. Áp dụng BĐT Cơ si ta có: </sub>
9 9
9( 9)
2 2
<i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i>
.
Suy ra:
3A
1 1
.
5 2 10
<i>x</i>
<i>x</i> <sub> A </sub>
1
30
<b>2.2.3 Kỹ thuật dự đoán điểm rơi</b>
Điểm rơi của BĐT là giá trị biến mà tại đó dấu “=” xảy ra
<b>Bài 7:</b> Cho x;y;z là các số dương thỏa mãn x+y+z = 1. Chứng minh rằng
(1 ) (1 ) (1 ) 2
<i>x</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>z</i>
<b>Nhận xét:</b><i>Bài tốn cho vai trị x;y;z như nhau , nên điểm rơi khi x=y=z = </i>
1
3<i><sub> và </sub></i>
<i>-Nếu dùng cho x và 1 –x thì dấu bằng xảy ra khi x= 1-x </i> <i><sub> x =</sub></i>
1
2<i><sub>(sai so với dự </sub></i>
<i>đoán) .</i>
<i>Điểm rơi Khi x = </i>
1
3<i><sub> thì khi đó 1-x=</sub></i>
2
3 <i><sub> ta phải áp dụng bất đẳng thức </sub></i>
<i>Cauchy cho 1-x và 2x.</i>
Giải: Ta có
2 (1 ) 2 1 1
(1 )
2 2 2 2 2
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>x</i> <i>x</i>
. Tương tự cho các số hạng còn
lại , rồi cộng các BĐT được:
VT
1 1 1 3 4
2
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
<i>x</i> <i>y</i> <i>z</i> <i>x y z</i>
<b>2.3 Dùng bất đẳng thức Bunhiacôpky dạng phân thức.</b>
2 2
, , ; ,
<i>a b</i>
<i>a</i> <i>b</i>
<i>a b R x y R</i>
<sub> . (1) Dấu đẳng thức xảy ra khi </sub>
<i>a</i>
<i>x</i>=
<i>b</i>
<i>y</i>
Từ đây ta suy ra một bất đẳng thức rất thường sử dụng “Với x > 0, y > 0, ta có:
1 1 4
<i>x</i><i>y</i> <i>x y</i> <sub> (2) Dấu = khi x = y </sub>
Hai bất đẳng thức trên khi dùng phải chứng minh.(Dùng PP tương đương)
<b>Bài 8: </b>Cho các số thực dương x, y, z thỏa x + y + z = 4. Chứng minh rằng :
1 1
1
<i>xy</i> <i>xz</i>
Giải:
Từ x + y + z = 4 suy ra y + z = 4 – x
Với a; b dương ta có
1 1 4
<i>a b</i> <i>a b</i> (*)
Ta chứng minh (*) (*)
2 2 2 2 2 2
4
( ) 4 2 4 2 0 ( ) 0
<i>a b</i>
<i>a b</i> <i>ab</i> <i>a</i> <i>ab b</i> <i>ab</i> <i>a</i> <i>ab b</i> <i>a b</i>
<i>ab</i> <i>a b</i>
Áp dụng :
1 1 4 4 4 4
4 4
<i>xy</i><i>xz</i> <i>xy xz</i> <i>x y z</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
Mà <i>x</i>24<i>x</i><i>x</i>24<i>x</i> 4 4
Do đó :
2
2
1 1
1 1 4 4 4 4
1
4 4 4
<i>xy</i> <i>xz</i> <i>x y z</i> <i>x y z</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi
1 1
2
2 0
1
4
<i>xy</i> <i>xz</i>
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>y z</i>
<i>x y z</i>
<sub></sub> <sub></sub>
<b>5. Phương pháp đổi biến</b>
Bẳng cách dự đoán dấu “=” xảy ra rất nhiều bài toán BĐT ta đổi qua biến mới
dễ làm hơn. Chủ yếu dùng PP tương đương sau khi đổi biến.
<b>Bài 9: </b>Cho <i>a b</i> 3, <i>a</i>1<sub>. Chứng minh rằng: </sub> <sub>C = </sub><i>b</i>3<sub></sub> <i>a</i>3<sub></sub> 6<i>b</i>2<sub></sub> <i>a</i>2<sub></sub>9<i>b</i><sub></sub>0<sub>.</sub>
<i> Nhận xét</i>: Dự đoán đẳng thức xảy ra khi a = 1; b = 2.
Do vậy ta đặt <i>a</i> 1 <i>x</i><sub>, với </sub><i><sub>x</sub></i> 0. Từ giả thiết suy ra <i>b</i> 2 <i>x</i><sub>. </sub>
Ta có:C = <i>b</i>3 <i>a</i>3 6<i>b</i>2 <i>a</i>29<i>b</i><sub> = </sub>(2<i>x</i>)3 (1 <i>x</i>)3 6(2<i>x</i>)2 (1 <i>x</i>)29(2<i>x</i>)
= <i>x</i>3 2<i>x</i>2<i>x</i><sub> = </sub><i>x x</i>( 1)20<sub> (vì </sub><i><sub>x</sub></i> <sub></sub><sub> 0).</sub>
Đẳng thức xảy ra <i>x</i> = 0 hoặc <i>x</i> = 1 tức a = 1, b = 2 hoặc a = 0, b = 3. Vậy C
0.
<b>Bài 10:</b> Cho <i>a b c</i> 3<sub>. Chứng minh rằng: A = </sub><i>a</i>2<i>b</i>2<i>c</i>2<i>ab bc ca</i> 6<sub>.</sub>
<i>Nhận xét</i>: Dự đoán rằng đẳng thức xảy ra khi a = b = c = 1.
Do vậy ta đặt:
2
2 2 2 2
2
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
2
2 0
<i>a b c d</i> <i>ac bd</i>
<i>a c a d b c b d a c</i> <i>abcd b d</i> <i>ad bc</i>
, ( <i>x</i>, <i>y</i> R ). Từ giả thiết suy ra: <i>c</i> 1 <i>x y</i> .
= (1<i>x</i>)2(1<i>y</i>)2(1 <i>x y</i> )2(1<i>x</i>)(1<i>y</i>) (1 <i>y</i>)(1 <i>x y</i> ) (1 <i>x y</i> )(1<i>x</i>)
= <i>x</i>2<i>xy y</i> 26<sub> = </sub> <i>x</i> <i>y</i> <i>y</i>
2
2
1 3 <sub>6 6</sub>
2 4
Đẳng thức xảy ra y = 0 và <i>x</i> <i>y</i>
1 <sub>0</sub>
2
<i><sub>x</sub></i><sub> = y = 0 hay a = b = c =1. Vậy A </sub>
6.
<b>Bài 11:</b> Cho a > 1 ; b > 1 . Chứng minh:
2 2
8
1 1
<i>a</i> <i>b</i>
<i>a</i> <i>b</i>
Ở BĐT này điều kiện là bất đẳng thức. Vì a > 1và b > 1 nên ta đặt a = 1 + x; b =1+y
(với x; y >0). Khi đó ta có :
1 1 1 1
4 2 . 2 . 4 8
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i>
<sub></sub> <sub></sub><sub></sub> <sub></sub>
<b>Bài 12:</b> Cho ba số thực dương <i>a, b, c</i>. CMR: <i><sub>b</sub>a</i><sub>+</sub><i><sub>c</sub></i>+ <i>b</i>
<i>c</i>+<i>a</i>+
<i>c</i>
<i>a</i>+<i>b≥</i>
3
2
Đặt:
¿
<i>b</i>+<i>c</i>=<i>x</i>
<i>c</i>+<i>a</i>=<i>y</i>
<i>a</i>+<i>b</i>=<i>z</i>
<i>⇒</i>
¿<i>a</i>=<i>y</i>+<i>z − x</i>
2
<i>b</i>=<i>z</i>+<i>x − y</i>
2
<i>c</i>=<i>x</i>+<i>y − z</i>
2
¿{ {
¿
Khi đó bất đẳng thức <b>(1)</b> trở thành: <i>y</i>+<sub>2</sub><i>z − x<sub>x</sub></i> +<i>z</i>+<i>x − y</i>
2<i>y</i> +
<i>x</i>+<i>y − z</i>
2<i>z</i> <i>≥</i>
1
2
Ta có:
<i>y</i>+<i>z − x</i>
2<i>x</i> +
<i>z</i>+<i>x − y</i>
2<i>y</i> +
<i>x</i>+<i>y − z</i>
2<i>z</i> =
1
2
<i>y</i>
<i>x</i>+
<i>x</i>
<i>y</i>
1
2
<i>z</i>
<i>x</i>+
<i>x</i>
<i>z</i>
1
2
<i>z</i>
<i>y</i>+
<i>y</i>
<i>z</i>
Hay <i><sub>b</sub>a</i><sub>+</sub><i><sub>c</sub></i>+ <i>b</i>
<i>c</i>+<i>a</i>+
<i>c</i>
<i>a</i>+<i>b≥</i>
3
2 (đpcm)
<b>4. Phương pháp làm trội</b>
<b>Bổ trợ:</b>
<b>a)Tổng hữu hạn.</b>
Một tổng gồm các số hạng viết theo quy luật từ số hạng đầu tiên đến số
hạng cuối cùng , gọi là tổng hữu hạn.
<b>Ví dụ: A= </b>
1 1 1
....
2018.2019
1.2 2.3 <sub> là một tổng hữu hạn.</sub>
Để tính tổng hữu hạn ta biến đổi mỗi số hạng thành hiệu của hai số hạng.
<b>Ví dụ: Tính A= </b>
1 1 1
....
2018.2019
1.2 2.3
(Ta áp dụng công thức
1 1
( )
<i>n</i>
<i>a a n</i> <i>n a n</i> <sub> với a và n là số tự nhiên)</sub>
Ta có:
A=
1 1 1
....
2018.2019
1.2 2.3 <sub>=</sub>
1 1 1 1 1 1 1 1 1 2018
... 1
1 2 2 3 3 4 2018 2019 2019 2019
<b>b)Tích hữu hạn.</b>
Một tích gồm các thừa số viết theo quy luật từ thừa số đầu tiên đến thừa
số cuối cùng ,gọi là tích hữu hạn.
<b>VD:</b> B= 2
1 1 1 1
1 1 1 .... 1
3 8 15 <i>n</i> 2<i>n</i>
<sub>là tích hữu hạn.</sub>
<b>VD:</b> Rút gọn 2
1 1 1 1
1 1 1 .... 1
3 8 15 2
<i>B</i>
<i>n</i> <i>n</i>
<sub></sub> <sub> </sub> <sub> </sub> <sub></sub> <sub></sub> <sub></sub>
Giải: Ta có
2
2 2 2 2
2
1 1 1 1
1 1 1 .... 1
3 8 15 2
2 3 4 ( 1) 2.2 3.3 4.4 ( 1)( 1)
. . . ... . . ...
3 8 15 2 1.3 2.4 3.5 ( 2)
<i>B</i>
<i>n</i> <i>n</i>
<i>n</i> <i>n</i> <i>n</i>
<i>B</i>
<i>n</i> <i>n</i> <i>n n</i>
<sub></sub> <sub> </sub> <sub> </sub> <sub></sub> <sub></sub> <sub></sub>
<sub></sub> <sub> </sub> <sub> </sub> <sub></sub> <sub></sub> <sub></sub>
B=
2 ( 1) 2( 1)
.
1 ( 2) 2
<i>n</i> <i>n</i>
<i>n</i> <i>n</i>
<b>a)Để Chứng minh BĐT: A >k, trong đó vế trái A là tổng(hoặc tích) hữu </b>
<b>hạn nhưng ta khơng tìm được cách để tính. Ta phải biến đổi A > </b><i>A</i>1<b>(làm </b>
<b>trội xuống) mà A1 là tổng (hoặc tích hữa hạn) mà ta tính được.</b>
<b>Bài 13: </b>C/m:
1 1 1 <sub>...</sub> 1 22
45
3(1 2) 5( 2 3) 7( 3 4) 40399( 2019 2020)
Giải: Ta có
<sub></sub> <sub></sub>
<sub></sub> <sub></sub> <sub></sub>
1 1 1 1 1 1 1 1
(2 1).1 <sub>2</sub> <sub>2</sub> <sub>2</sub>
(2 1)( 1) <sub>4</sub> <sub>4</sub> <sub>1</sub> <sub>4</sub> <sub>4</sub> 2 1 1
<i>n</i> <i>n</i> <i>n</i> <i>n</i> <i>n</i> <i>n</i>
<i>n</i> <i>n</i>
<i>n</i>
<i>n</i> <i>n</i> <i>n</i> <i><sub>n</sub></i> <i><sub>n</sub></i> <i><sub>n</sub></i> <i><sub>n</sub></i> <i>n</i> <i>n</i> <i>n</i> <i>n</i>
Áp dụng:
Với n = 1 có
1 1 1 1
2
3( 1 2) 1 2
<sub></sub> <sub></sub>
Với n = 2 có
1 1 1 1
2
5( 2 3) 2 3
<sub></sub> <sub></sub>
...
Với n = 2019 có
1 1 1 1
2
4039( 2019 2020) 2019 2020
<sub></sub> <sub></sub>
Cộng tất cả các BĐT được
VT <
1 1 1 1 1 1 1 1 22
1
2 1 2020 2 1 2025 2 45 45
<sub></sub> <sub></sub>
<b>Bài 14: </b>CM:
1 1 1 1
... 2
2 3 2 4 3 (n 1) n <sub> (Với n </sub><sub></sub><sub> N và n </sub><sub></sub><sub> 1)</sub>
HD: Mỗi số hạng trong tổng có dạng
1
(k 1) k <sub> vì CM </sub>
VT < 2 nên ta làm trội xuống như sau:
1 k 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
k ( ) k ( )( ) k ( )( )
k(k 1) k k 1
(k 1) k k k 1 k k 1 k k 1 k k
1 1 2 k 1 1
( ) 2
k k 1 k k k 1
<sub></sub> <sub></sub>
<b>b)Để Chứng minh BĐT: B < m , trong đó vế trái B là tổng hữu hạn(hoặc </b>
<b>tích) nhưng ta khơng tìm được cách để tính. Ta phải biến đổi B < B1 (làm </b>
<b>trội lên) mà B1 là tổng (hoặc tích hữa hạn) mà ta tính được.</b>
<b>Bài 15: </b>Với n là số tự nhiên và n 1. C/m :
1 3 5<sub>. . ...</sub>2 1 1
2 4 6 2 <sub>2</sub> <sub>1</sub>
<i>n</i>
<i>n</i> <i><sub>n</sub></i>
HD:
2 2
(2 1) (2 1)
2 1 2 1
2 2
2 <sub>4</sub> <sub>4</sub> <sub>1</sub> <sub>2</sub> <sub>1</sub>
<i>k</i> <i>k</i>
<i>k</i> <i>k</i>
<i>k</i> <i><sub>k</sub></i> <i><sub>k</sub></i> <i><sub>k</sub></i>
<b>5. Phương pháp dùng BĐT phụ để chứng minh.</b>
Với điều kiện M P . Chứng minh A B.
Ta chứng minh phụ sau : (A- B) + (P-M) 0 (*).
Lập luận : Vì P – M 0 nên <sub>A </sub>B.
<b>Bài 16: </b> Cho x2<sub> + y</sub>2 <sub></sub><sub> x+y. Chứng minh : x + y </sub><sub></sub><sub> 2</sub>
<b>Giải:</b>
Trước hết ta chứng minh BĐT phụ sau:
Vì x2<sub> + y</sub>2<sub>- x – y </sub><sub></sub><sub> 0 </sub><sub></sub> <sub>2-x-y </sub><sub></sub><sub> 0 </sub><sub></sub> <sub> x + y </sub><sub></sub><sub> 2,.Dấu “=” khi x=y = 1.</sub>
<b>Bài 17: </b>Cho x ; y là hai số dương thỏa : 2x+ 2y = 3 . Chứng minh :
2 1
3
2
<i>x</i> <i>y</i>
<b>Giải:</b>Trước hết ta chứng minh BĐT phụ sau:
2 1 2 1
3 2 2 3 2 2 6 4 2 6 0
2 <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> 2 <i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i>
2 1
3
2
<i>x</i> <i>y</i> <sub>. Dấu “=” khi x=1; y = </sub>
1
2
<b>Bài 18:</b> Cho a+b 1 Chứng minh :
2 2 1
2
<i>a</i> <i>b</i>
Trước hết ta chứng minh BĐT phụ sau:
(a2<sub> +b</sub>2<sub> - </sub>
1
2<sub>)+ (1-a-b) =a</sub>2<sub> +b</sub>2<sub> –a-b+</sub>
1
2<sub>= </sub>
2 2
1 1
0
2 2
<i>a</i> <i>b</i>
<sub> BĐT đúng.</sub>
Vì 1 –a-b 0
2 2 1
2
<i>a</i> <i>b</i>
<b>6./ Phương pháp phản chứng.</b>
<b>Ví dụ 5: </b>Cho 0 < a;b,c < 1 .CMR : có ít nhất một trong các bất đẳng thức sau là
sai:
a( 1 – b) >
1
4<sub> ; b(1-c) > </sub>
1
4<sub> , c( 1-a) > </sub>
1
4
Giải : Giả sử cả 3 bất đẳng thức đều đúng, nhân từng vế ta được
a( 1 – b). b(1-c) c( 1-a) >
1
64<sub> (*)</sub>
mà a(1-a) = -a2<sub> + a = -(a</sub>2<sub> –a + ¼ -1/4 ) = -(a-1/2)</sub>2<sub> + ¼ </sub><sub></sub><sub> ¼ </sub><sub></sub> <sub> a( 1-a) </sub>
1
4
(1)
tương tự b( b-1)
1
4
(2) , c( 1-c)
1
4
a(1-b) b (1-c)c(1-a)
1 1 1 1
. .
4 4 464<sub>(mâu thuẩn với BĐT (*)</sub>
Vậy ta có ĐCCM
<b>B./ BÀI TỐN TÌM GTNN –GTLN CỦA MỘT BIỂU THỨC</b>
<b>I./Chú ý:</b>
-Dạng toán này gắn liền với bất đẳng thức, phải biết sử dụng BĐT để làm bài
- Biểu thức A k với k là số khơng đổi, có giá trị của biến để dấu bằng xảy ra
<sub> minA =k</sub>
- Biểu thức B <sub> m với m là số không đổi, có giá trị của biến để dấu bằng xảy ra</sub>
<sub> maxA = m</sub>
- Giá trị biến để dấu bằng trong các BĐT trên xảy ra ta gọi là “điểm rơi”
<b>II./ Một số kỹ thuật biến đổi để giải bài toán.</b>
<b>II.1: Kỹ thuật dự đoán điểm rơi.</b>
Đối với bài toán mà vai trị các biến như nhau thì điểm rơi xảy ra khi các biến
bằng nhau.
<b>Bài 1.</b> Cho x, y 0 <sub>, </sub>x y 1 <sub>. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức </sub> 2 2
1 1
P
xy x y
<b>.(Trích tuyển 10 Khánh Hịa năm học 2012-2013-Đề không chuyên)</b>
<b>Nhận xét: </b>
-Biểu thức P gợi lên dùng BĐT Bunhiacoopky dạng phân thức
“Với x > 0, y > 0, ta có:
1 1 4
<i>x</i> <i>y</i> <i>x y</i> <sub> Dấu = khi x = y</sub>
-Vai trò x và y như nhau <sub> điểm rơi tại</sub>
1
x y
2
-Nhưng tại
1
x y
2
thì
2 2
2 2
1 1
2
1 1
2 2
<i>x</i> <i>y</i> <sub></sub> <sub></sub> <sub></sub> <sub></sub>
<sub> còn </sub>
1 1
4
1 1
.
2 2
<i>xy</i>
<sub> Đểdùng </sub>
BĐT trên thì số hạng thứ hai đi với 2 2
1
<i>x</i> <i>y</i> <sub> phải bằng 2 </sub> <sub> Ta phải chia </sub>
1
<i>xy</i><sub> cho </sub>
2 khi đó được
1
2
2<i>xy</i>
<b>Từ đó ta có bài giải</b>
Với x, y 0 <sub>, ta có </sub>
2 2
2
1 4 1 1 4
(x y) 0 (x y) 4xy
xy (x y) x y x y
Đẳng thức xảy ra x y
Do đó, với x, y 0 <sub> và </sub>x y 1 <sub>, ta có</sub>
2 2 2 2
1 1 1 1 1
P
xy x y 2xy 2xy x y
<sub></sub> <sub></sub>
<sub></sub> <sub></sub> 2 2
1 4 1
4
2xy 2xy x y 2xy
(Đến đây ta lại tiếp tục nhận xét : phải cần biến đổi
1
????
2<i>xy</i> <sub>)</sub>
Ta có (x-y)2 <sub></sub><sub> 0 </sub><sub></sub> <sub> x</sub>2<sub>+y</sub>2 <sub></sub><sub> 2xy </sub><sub></sub> <sub></sub> <sub> x</sub>2<sub>+y</sub>2<sub> +2xy</sub><sub></sub><sub> 2xy +2xy </sub><sub></sub> <sub> (x+y)</sub>2 <sub></sub><sub> 4xy </sub>
2 2 2
1 1 2 1 2 1
(<i>x y</i> ) 4<i>xy</i> (<i>x y</i> ) 2<i>xy</i> 1 2<i>xy</i>
<sub> P </sub> 2+4 = 6
Đẳng thức xảy ra
2 2
x y
1
x y 2xy x y
2
x y 1
<sub></sub>
<sub>. Vậy </sub> min
1
P 6 x y
2
.
<b>II.2 Kỹ thuật tham số hóa</b>
Kỹ thuật đơn giản như sau. Trong bài cực trị 2 biến x;y có vai trị khác nhau ta
đặt x = ty sau đó thay vào GT của bài tốn ta tính biến y theo t.
Tiếp tục thay vào biểu thức ta tìm cực trị 1 biến.
<b>Bài 2:</b>Cho các số thực dương a;b thỏa mãn: <i>ab a b</i>
Giải:
Với a>b>0 , đặt a=tb (t > 0) thay vào ĐK:
1
( 1)
<i>t</i>
<i>tbb tb b</i> <i>tb b</i> <i>b</i>
<i>t t</i>
<sub> khi </sub>
đó :
2 2
( 1) ( 1) 4 1 4 1 4
( 1) 2 . 4
1 1
( 1) ( 1)
<i>t</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>t</i> <i>t</i>
<i>a b b t</i>
<i>t</i> <i>t</i>
<i>t t</i> <i>t t</i> <i>t</i> <i>t</i>
Dấu bằng khi :
2 2
1 4
3 2
1 <sub>2</sub> <sub>2</sub>
<i>a</i>
<i>t</i> <i>t</i>
<i>t</i>
<i>t</i>
<i>t</i> <i><sub>b</sub></i>
<sub> </sub>
<sub></sub><sub></sub> <sub> </sub>
Vậy min P = 4 khi
2 2
2 2
<i>a</i>
<i>b</i>
<b>II.3. Kỹ thuật khai thác GT</b>
Nhiều bài toán cực trị , biểu thức của đề cho bí trong biến đổi, ta cần khai thác
GT để biến đổi biểu thức cần tìm cực trị
<b>Bài 3:</b> Cho a;b;c dương thảo điều kiện a+b+c = 2 Tìm GTLN của
Q= 2<i>a bc</i> 2<i>b ca</i> 2<i>c ab</i>
Nhận xét đề bài:
Vì GT cho các số dương <sub> rất có thể dùng BĐT cơ si.</sub>
Vai trị các biến như nhau <sub> điểm rơi là a=b=c = </sub>
2
3<sub> ( vì a+b+c =2)</sub>
Mỗi số hạng dạng căn thức bậc hai muốn dùng cơ si thì dưới căn phải dạng tích,
nhưng
2a +bc chỉ còn viết được 1. (2a+bc) , tại điểm rơi thì 2a+bc khơng bằng 1 <sub> kg </sub>
Giải:
Ta có 2a + bc = (a+b+c).a + bc = a2<sub> +ab + ac + bc = (a+b)(a+c)</sub>
Theo BĐT cơ si ta có
2
2 ( )(a )
2 2
<i>a b a c</i> <i>a b c</i>
<i>a bc</i> <i>a b</i> <i>c</i>
Tương tự:
2
2 (b )(b )
2 2
<i>b a b c</i> <i>b a c</i>
<i>b ac</i> <i>a</i> <i>c</i>
2
2 (c )(b )
2 2
<i>c a b c</i> <i>c a b</i>
<i>c ab</i> <i>a</i> <i>c</i>
Cộng từng vế ba BĐT được Q
4( ) 4.2
4
2 2
<i>b a c</i>
Vậy max Q = 4 <sub> a=b=c =</sub>
2
3
<b>Bài 4: </b>Cho x; y là các số dương thỏa mãn (4x +6y +2019) (x-y+3) =0 . Tìm
GTNN của
P = xy – 5x +2020
Nhận xét : Nhiều lúc hình thức “rất dễ sợ” nhưng bình tỉnh nhiền nhận sẻ thấy
rấtđơn giản
GT bài tốn x; y dương 4x+6y+ 2019 >0 ( đây là ngày thi tuyển 10 đó)
x-y + 3 = 0
Với GT này ta dễ dàng rút- thế đưa về biểu thức một biến
Giải:
x; y dương <sub> 4x+6y+ 2019 >0 ( đây là ngày thi tuyển 10 đó) </sub> <sub> x-y + 3 = 0 </sub>
y =x+3 thay vào P = x(x+3) – 5x + 2020 = x2<sub> -2x + 1+2019 = (x-1)</sub>2<sub> + 2019 </sub><sub></sub>
2019
Vậy min P = 2019 khi x = 1 và y = 4
<b>mới là điểm tựa cho các em mà thôi . Hãy nhớ rằng “ Mỗi hành động đều </b>
<b>xuất phát từ suy nghĩ mà ra” Vì vậy hãy ngẫm nghĩ để hiểu rõ mỗi vấn đề </b>
<b>rồi tìm lời giải!</b>
<b>Ví dụ 1</b>: <i><b>Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức.</b></i>Q=
Điều kiện xác định x1
<i><b>Cách 1: </b></i>
Ta có Q=
2
2
Đặt y = 1
1
<i>x</i> <sub> Q = 1- y + y</sub>2<sub> = </sub> 4
3
4
3
2
1 2
Vậy min Q = 2 1
1
4
3
<i>y</i> <i>x</i>
<i><b>Cách 2: </b></i>
Q
2
2
1
.
4
1
2
3
6
3
<i>x</i>
<i>x</i>
4
1
2
2
<i>x</i>
<i>x</i>
Dấu bằng xảy ra khi <i>x</i> 10 <i>x</i>1 4
3
Vậy min Q = 4 1
3
<i>x</i>
<i><b>Cách 3</b></i>: Ta coi y là một giá trị nào đó của Q để
2
1
1
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>x</i>
<i>y</i>
. 2 2
<i>y</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> (<i>y</i>1)<i>x</i>2 (2<i>y</i> 1)<i>x</i><i>y</i>10<sub> (1)</sub>
Do đó phương trình (1) phải có nghiệm
Nếu y = 1 thì ta có (1- 1)x2<sub> + ( 2.1-1) x + 1- 1 = 0 => x = 0</sub>
Vậy y = 1 là một giá trị của Q
= ( 2y –1)2 – 4 ( y- 1)(y- 1) 0 <sub>( 2y –1 – 2y +2)( 2y –1 + 2y – 2) </sub> 0
<sub>4y - 3</sub> 0 <sub>y </sub> 4
3
y = 4
3
thì phương trình ( 1) có nghiệm kép x = 1
Ta lại có 1 4
3
.Vậy min Q = 4 1
3
<i>x</i>
(Chú ý Cách giải thứ 3 này , mọi bài toán dạng biểu thức hữu tỷ bậc hai đều giải
được- Vậy khi gặp dạng này ta giải ngay bằng cách 3)
<b>Ví dụ 2:</b>
Tìm GTLN của: A x 1 y 2 biết x + y = 4 (ĐK: x 1; y 2)
<b>Cách 1 :</b> Ta nghĩ đây là dạng tổng (a+b) với GT x+y = 4 , sử dụng được GT này
ta phải nghĩ dùng a2<sub> + b</sub>2
Ta đã biết (a-b)2 <sub></sub><sub> 0 </sub><sub></sub> <sub> ... </sub><sub></sub> <sub> (a+b)</sub>2 <sub></sub><sub> 2(a</sub>2<sub> + b</sub>2<sub>) dấu = khi a = b</sub>
Vậy ta áp dụng có bài giải
2 <sub>1</sub> <sub>2</sub> <sub>2</sub> <sub>1</sub> <sub>2</sub> <sub>2.(4 3) 2</sub>
<i>A</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i>
<i>A</i> 2 <i>A</i> 2
MaxA = 2 khi <i>x</i>1 <i>y</i> 2 <sub> x – 1 = y – 2 = 4 – x – 2 = 2 – x hay x = </sub>
3
2<sub>; </sub>
y=
5
2<sub>.</sub>
<b>Cách 2 :Vì là biểu thức chứa căn bậc hai, ta có thể bình phương</b>
2 <sub>1 2</sub> <sub>1.</sub> <sub>2</sub> <sub>2</sub> <sub>3 2 (</sub> <sub>1)(</sub> <sub>2). 4 3 2 (</sub> <sub>1)(</sub> <sub>2)</sub>
1 2 ( 1)( 2) 1 ( 1) ( 2) 1 1 2
<i>A</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>x y</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i>
MaxA = 2 khi <i>x</i>1 <i>y</i> 2 <sub> x – 1 = y – 2 = 4 – x – 2 = 2 – x hay x = </sub>
3
2<sub>; </sub>
y=
5
2<sub>.</sub>
<b>Cách 3:Nhiều bài toán cực trị của biểu thức vô tỷ( tức là biểu thức có chứa </b>
<b>căn thức), bằng cách đặt mỗi căn thức bằng biến mới ta đưa biểu thức về </b>
<b>hữu tỷ ( gọi là PP hữu tỷ hóa)</b>
<b>Đặt </b> <i>x</i>1 <i>a</i> 0 <i>x</i>1<i>a</i>2 <i>x a</i> 21<b><sub> ; </sub></b>
Vì x+y = 4 <sub> a</sub>2<sub> + b</sub>2 <sub>=1</sub>
Ta có A = a+ b <sub> A</sub>2<sub> = a</sub>2<sub> +b</sub>2<sub> +2ab=1+2ab </sub><sub></sub><sub> 1+ a</sub>2<sub> +b</sub>2<sub> =2 </sub>
<i>A</i> 2 <i>A</i> 2<sub>.</sub>
Dấu = khi a = b <i>x</i>1 <i>y</i> 2 <sub> x – 1 = y – 2 = 4 – x – 2 = 2 – x hay x = </sub>
3
2<sub>;</sub>
y=
5
2<sub>.</sub>
Vậy max A = 2 khi x =
3
2<sub>; y= </sub>
5
2 <sub>.</sub>
<b>Ví dụ 3 :</b> Với x, y là các số dương thỏa mãn điều kiện x 2y <sub>, tìm giá trị nhỏ </sub>
nhất của biểu thức:
2 2
x y
xy
<b>Nhận xét : </b>
-Sai lầm thường gặp :
2 2 2 2
x y x y x y
M
xy xy xy y x
sau đó dùng Cơ si
2 2 2 2
x y x y x y x y
M 2 . 2
xy xy xy y x y x
Lý do sai: x khơng thể bằng y vì x 2y <sub>mà.</sub>
Sửa sai:
-Điểm rơi là x = 2y <sub> khi đó </sub>
1
2 2
<i>y</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i> <sub>. Còn </sub>
2
2
<i>x</i> <i>y</i>
<i>y</i> <i>y</i> <sub>. Vậy muốn dùng Cơ si </sub>
cho
<i>y</i>
<i>x</i> <sub> thì ta phải tìm số k để </sub>
1
2 <sub> 2.k = </sub>
1
2 <sub> k = </sub>
1
4<sub>. Tóm lại là phải </sub>
dùng Cô si cho
<i>y</i>
<i>x</i> <sub> và số </sub>4
<i>x</i>
<i>y</i>
+Tương tự ta có nhiều cách giải khác.
<b>Cách 1:</b>
Ta có M =
2 2 2 2
3
( )
4 4
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i>
<i>xy</i> <i>xy</i> <i>xy</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i>
Vì x, y > 0 , áp dụng bdt Cô si cho 2 số dương 4 ;
<i>x y</i>
<i>y x</i> <sub> ta có </sub>4 2 4 . 1
<i>x</i> <i>y</i> <i>x y</i>
<i>y</i> <i>x</i> <i>y x</i> <sub>, </sub>
dấu “=” xảy ra x = 2y
Vì x ≥ 2y
3 6 3
2 .
4 4 2
<i>x</i> <i>x</i>
<i>y</i> <i>y</i> <sub>, dấu “=” xảy ra </sub><sub></sub><sub> x = 2y</sub>
Từ đó ta có M ≥ 1 +
3
2<sub>=</sub>
5
2<sub>, dấu “=” xảy ra </sub><sub></sub><sub> x = 2y</sub>
Vậy GTNN của M là
5
2<sub>, đạt được khi x = 2y</sub>
<b>Cách 2:</b>
Ta có M =
2 2 2 2 <sub>4</sub> <sub>3</sub>
( )
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>y</i>
<i>xy</i> <i>xy</i> <i>xy</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>x</i>
Vì x, y > 0 , áp dụng bdt Cô si cho 2 số dương
4
;
<i>x</i> <i>y</i>
<i>y x</i> <sub> ta có </sub>
4 4
2 . 4
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i>
<i>y</i> <i>x</i> <i>y x</i> <sub>, </sub>
Vì x ≥ 2y
1 3 3
2 2
<i>y</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>x</i>
, dấu “=” xảy ra x = 2y
Từ đó ta có M ≥
4-3
2<sub>=</sub>
5
2<sub>, dấu “=” xảy ra </sub><sub></sub><sub> x = 2y</sub>
Vậy GTNN của M là
5
2<sub>, đạt được khi x = 2y</sub>
<b>Cách 3:</b>
Ta có M =
2 2 2 2 2
2 2 2 2
2 2 4 3 <sub>3</sub> 2 <sub>3</sub>
4 4 4 4 4
4 4
<i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>y</i> <i>y</i> <i>y</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>x</i>
<i>xy</i> <i>xy</i> <i>xy</i> <i>xy</i> <i>xy</i> <i>xy</i> <i>y</i>
Vì x, y > 0 , áp dụng bdt Co si cho 2 số dương
2
2
;
4
<i>x</i>
<i>y</i>
ta có
2 2
2 <sub>2</sub> <sub>.</sub> 2
4 4
<i>x</i> <i>x</i>
<i>y</i> <i>y</i> <i>xy</i>
,
dấu “=” xảy ra x = 2y
Vì x ≥ 2y
3 6 3
2 .
4 4 2
<i>x</i> <i>x</i>
<i>y</i> <i>y</i> <sub>, dấu “=” xảy ra </sub><sub></sub><sub> x = 2y</sub>
Từ đó ta có M ≥
<i>xy</i>
<i>xy</i><sub> +</sub>
3
2<sub>= 1+</sub>
3
2<sub>=</sub>
5
2<sub>, dấu “=” xảy ra </sub><sub></sub><sub> x = 2y</sub>
Vậy GTNN của M là
5
2<sub>, đạt được khi x = 2y</sub>
<b>Cách 4(không sử dụng BĐT Cơ Si)</b>
Ta có M =
2 2 <sub>(</sub> 2 <sub>4</sub> <sub>4 ) 4</sub>2 <sub>3</sub> 2 <sub>(</sub> <sub>2 )</sub>2 <sub>4</sub> <sub>3</sub> 2
<i>x</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>xy</i> <i>y</i> <i>xy</i> <i>y</i> <i>x</i> <i>y</i> <i>xy</i> <i>y</i>
<i>xy</i> <i>xy</i> <i>xy</i>
=
2
( 2 ) 3
4
<i>x</i> <i>y</i> <i>y</i>
<i>xy</i> <i>x</i>
Vì (x – 2y)2<sub> ≥ 0, dấu “=” xảy ra </sub>
x = 2y
x ≥ 2y
1 3 3
2 2
<i>y</i> <i>y</i>
<i>x</i> <i>x</i>
Từ đó ta có M ≥ 0 + 4
-3
2<sub>=</sub>
5
2<sub>, dấu “=” xảy ra </sub><sub></sub><sub> x = 2y</sub>
Vậy GTNN của M là
5
2<sub>, đạt được khi x = 2y</sub>
<i><b>Tải thêm tài liệu tại:</b></i>
<i><b> />