BẤT ĐẲNG THỨC
A. KIẾN THỨC CƠ BẢN
1. Khái niệm:
A > B Û A – B > 0 ;
A < B Û A – B < 0
A ≥ B Û A – B ≥ 0 ;
A ≤ B Û A – B ≤ 0
2. Tính chất:
1) A > B và B > C Þ A > C
2) A > B Û A + C > B + C.
3) A > B Û AC > BC nếu C > 0 và AC < BC nếu C < 0.
4) A > B, C > D Û A + C > B + D.
5) A > B > 0 và C > D > 0 Þ A.C > B.D
6) A > B > 0 và n Ỵ N * Þ A n > B n .
7) A > B > 0 và n Ỵ N Þ n A > n B .
1 1
1 1
8) A > B Þ < nếu AB > 0. Hoặc: > nếu AB < 0.
A B
A B
3. Chứng minh bất đẳng thức
Xét hiệu hai vế: a > b Û a – b > 0
Biết đổi tương đương bất đẳng thức phải chứng minh đến một bất đẳng thức đã biết là đúng
Dùng các tính chất của bất đẳng thức để suy từ bất đẳng thức đã biết là đúng đến bất đẳng thức
phải chứng minh
B. BÀI TẬP
Bài 1: Chứng minh: a + b ≥ ab (1) "a, b > 0.(Bất đẳng thức Côsi)
HD: (1) Û a + b – ab =
(
a- b
2
) ³ 0 (đúng).
Bài 2: Chứng minh: (a + b) 2 ≥ 4ab.
HD: Biến đổi đưa về (a – b) 2 ≥ 0.
Bài 3: Chứng minh: a 2 + b 2 ≥ 2ab.
HD: Xét hiệu, đưa về (a – b) 2 ≥ 0.
Bài 4: Chứng minh: (ac + bd) 2 ≤ (a 2 + b 2 )(c 2 + d 2 ). (Bất đẳng thức Bunhiaxcopky).
HD: Biến đổi hiệu (ac + bd) 2 – (a 2 + b 2 )(c 2 + d 2 ) thành (ay – bx) 2 .
Bài 5: Chứng minh: a 2 + b 2 + c 2 ≥ ab + bc + ca
HD: Biến đổi hiệu a 2 + b 2 + c 2 – (ab + bc + ca) thành (a – b) 2 + (b – c) 2 + (c – a) 2
Bài 6: Chứng minh: a 2 + b 2 + c 2 + d 2 + 1 ≥ a + b + c + d.
2
2
2
2
1ư ỉ
1ư ỉ
1ư ỉ
1 ư
ỉ
HD: Biến đổi a +b +c +d +1 a+b+c+dthnh:ỗ a - ữ + ç b - ÷ + ç c - ÷ + ç d - ÷
2ø è
2ø è
2ø è
2 ø
è
2
2
2
2
Bài 7: Chứng minh: a + b + c +d a(b+c+d+e)
2
2
2
2
ổ
b ữử ổỗ
c ữử ổỗ
d ửữ ổỗ
eửữ
ỗ
HD:Bin di vdng: ça - ÷÷ + ça - ÷÷ + ça - ữữ + ỗa - ữữ 0
ỗố
2 ứ ỗố
2 ứ çè
2 ø çè
2 ø
2
2
2
2 2
2
Bài 8: Chứng minh: (ax + by + cz) ≤ (a + b + c )(x + y + z 2 )
HD: Biến đổi về dạng: (ay – bx) 2 + (az – cx) 2 + (bz – cy) 2 ≥ 0
Bài 9: Chứng minh a 4 + b 4 ≥ ab 3 + a 3 b. "a, b ≥ 0.
2
é
b ư÷
3b 2 ùú
2 2
2
2 ờổ
ỗ
HD:Bin i,phõntớch thnh:(a b) (a +ab+b )= (a - b) ờỗa + ữữ +
0, "a, b.
ỗ
2ứ
4 ỳỳỷ
ờởố
3
a 3 + b 3 ổỗ a + bữử
Bi10: Chngminh:
ỗ
ỗố 2 ữữứ
2
HD:Xộthiu,phõntớch thành nhân tử Þ đpcm.
2
2
2
2
2
a 2 + b 2 ỉ a + bử
Bi11: Chngminh:
ỗ
ữ .
2
ố 2 ứ
HD:Quy ngmu,xộthiuavdng:(ab)2 0.
2
a 2 + b 2 + c2 æ a + b + cử
ỗ
ữ
3
3
ố
ứ
2
2
HD:Xộthiu,avdng:(ab) +(b c) +(c a)2 0.
x+y
4
Bi13: Chngminh:
. "x,y>0.
xy
x + y
HD: Biến đổi về (x + y) 2 ≥ 4xy Þ tương tự bài 2.
Bài 14: Trong hai số sau số nào lớn hơn? Vì sao? A = 2005 + 2007 và B = 2 2006 .
HD: Chứng minh A 2 ≥ B 2 Þ đpcm.
1
Bài 15: Chứng minh: a 2 + b 2 ≥ a + b -
2
2
2
ỉ
1 ữử ổỗ
1ửữ
ỗ
HD:Bin i av ỗa - ữữ + ỗ b - ữữ 0
ỗố
2 ứ ỗố
2 ứ
Bi12: Chngminh:
a 2 + a + 1 3
Bài 16: Chứng minh: 2
£
2
a + 1
2
2
HD: Quy đồng: 2a + 2a + 2 ≤ 3a + 3 Û (a – 1) 2 .
1
1
Bài 17: Chứng minh: a) a + ³ 2, "a > 0 .
b) a + £ -2, "a < 0 .
a
a
HD: a) Vì a > 0 nên: a 2 – 2a + 1 ≥ 0 Û (a – 1) 2 ≥ 0. b) Vì a < 0: a 2 + 2a + 1 ≥ 0 Û (a + 1) 2 ≥ 0.
a b
a b
Bài 18: Chứng minh: a) Nếu ab > 0 thì: + ³ 2 .
b) Nếu ab < 0 thì: + £ - 2 .
b a
b a
2
2
2
2
2
HD: a) Từ (a – b) ≥ 0 Û a + b ≥ 2ab. Chia cả hai vế của a + b ≥ 2ab cho ab > 0 Þ đpcm.
b) Chia cả hai vế của a 2 + b 2 ≥ –2ab cho ab < 0 Þ đpcm
ax + by a + b x + y
Bài 19: Cho x ≥ y, a ≥ b. Chứng minh:
³
.
2
2
2
HD: Biến đổi, đưa về: (a – b)(x – y) ≥ 0 (đúng).
æ 1 1 1ử
a
b
c
Bi20: Choa>0,b>0,c>0.Chngminh: + + 2ỗỗỗ + + ữữữ .
è a b c ø
bc ca ab
HD: Do a, b, c > 0. Thực hiện quy đồng, biến đổi về: (a + b + c) 2 ≥ 0 (đúng).
1
1
2
Bài 21: Cho ab ≥ 1. Chứng minh:
+
³
(*).
2
2
1 + ab
1+ a
1 + b
2 + a 2 + b 2
2
HD: (*) Û
³
Û (a – b) 2 (1 – ab) ≤ 0 (đúng).
2
2
2 2
1 + ab
1+ a + b + a b
ỉ x y ư
x 2 y 2
Bi22: Chox,y 0.Chngminh: 2 + 2 + 4 3ỗỗ + ữữữ .
ữ
y
x
ốỗ y xứ
x y
+ =t (|t| 2).Btngthcvitli:t2 3t + 2 ≥ 0 Û (t – 1)(t – 2) ≥ 0, "| t | ≥ 2.
y x
Bài 23: Chứng minh: (a – 1)(a – 3)(a – 5)(a – 7) + 15 ≥ 0, "a.
HD: BĐT Û t(t + 6) + 15 ≥ 0 Û (t + 3) 2 + 6 > 0, "a
Bài 24: Chứng minh: (x – 1)(x – 3)(x – 4)(x – 6) + 10 > 0, "x.
HD: Làm tương tự bài 23.
Bài 25: Cho a, b ≥ 0. Chứng minh: a 3 + b 3 ≥ ab(a + b).
HD: Xét hiệu đưa về bất đẳng thức: (x + y)(x – y) 2 ≥ 0.
HD: Đặt
CỰC TRỊ ĐẠI SỐ
Bài 1: Tìm giá trị nhỏ nhất của các biểu thức:
a) 2x 2 + 3x + 1.
b) x 2 – 2x + 5.
c) 4x 2 – 4x – 3.
d) x 2 – 5x + 1. e) 5x 2 + 7x + 9.
HD: Sử dụng phương pháp đề xuất bình phương đủ
Bài 2: Tìm giá trị lớn nhất của các biểu thức:
a) 6 – x 2 – 6x.
b) 1 – x 2 – 6x 2 .
c) 4 – x 2 + 2x.
d) 4x – x 2 .
e) 7 – 3x – x 2 .
HD: Sử dụng phương pháp đề xuất bình phương đủ.
1
Bài 3: Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: y = 2
.
x + 2x + 6
1
C1: Vì x 2 + 2x + 6 = (x + 1) 2 + 5 ≥ 5. Nên: y ≤ . Dấu “=” xảy ra Û x = –1.
5
1
1
C2: y = 2
Û yx 2 + 2yx + 6y – 1 = 0 có nghiệm Û Δ’ = y – 5y 2 ≥ 0 Û 0 < y ≤ .
5
x + 2x + 6
1
Dấu “=” xảy ra Û x 2 + 2x + 1 = 0 Û x = –1( Thực chất là thay y = vào phương trình theo x).
5
2
2x + 5
Bài 4: Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: y = 2
2x + 1
2
2x + 1 + 4
4
4
HD: Làm tương tự bài 3. y =
= 1 + 2
£ 1 + = 5 . Dấu “=” xảy ra Û x = 0.
2
1
2x + 1
2x + 1
2
x - 2x + 1
Bài 5: Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức: y = 2
.
x + 4x + 5
(x - 1) 2
HD: y =
³ 0 . Dấu “=” xảy ra Û x = -1.
(x + 2)2 + 5
1
Bài 6: Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức: A =
.
6x - 5 - 9x 2
2
1
HD: Biến đổi biểu thức trở thành: A =
³
2
2
4 - (3x - 1)
1
Bài 7: Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: P = 2
. (Đề thi chuyên Nguyễn Tất Thành)
4x - 4x + 3
HD: Làm tương tự bài 6.
x 2 - 2
Bài 8: Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức: B = 2
.
x + 2
4
HD: Biến đổi biểu thức trở thành: B = 1 - 2
³ 1
x + 2
x 4 + 1
Bài 9: Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức: C = 2
x
1
HD: Ta có: C = x 2 + 2 ³ 2
x
x 2 - 2x - 2
Bài 10: Tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của biểu thức: y = 2
.
x + x + 1
3x 2 - 2(x 2 + x + 1)
3x 2
3
3
C1: y =
=
- 2 Þ -2 £
- 2 £ = 4
2
2
2
3
x + x +1
x + x +1
ổ
ử
ỗỗ x+ 1 ữữ + 3
ữ
4
ỗố
2 ứ
4
C2:Sdngphngtrỡnhbchai.Bn ctgii.
x 2 + x + 1
Bài 11: Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức: A = 2
( x ≠ -1).
x + 2x + 1
HD: Đặt y = x + 1 Þ x = y – 1 Þ A =
y 2 - y + 1
1
1
= 1 - + 2 .
2
y y
y
ỉ
1
1ư
3 3
1
Đặt z = Þ A = z 2 – z+1= ỗỗz- ữữữ + .Du=xyra: z = y = 2 x =1.
ỗố
y
2 ứ 4 4
2
(x + 2)(x + 8)
Bi12: Vix>0.Tỡmgiỏtrnhnhtcabiuthc: A=
x
2
ổ
x + 10x + 16 ổỗ
16ử
16ử
16
HD: A =
= ỗ x + ữữữ + 10.Vỡ:x. =16=const ị ỗỗ x+ ữữữ nhnht x2 =16.
ỗ
ỗ
ố
ố
x
x ứ
x
x ứ
Tclx=4(vỡx>0).Vy:minA=18.
(x + 100)2
Bi13: Vix>0.Tỡmgiỏtrnhnhtcabiuthc: A =
x
HD: min B = 400 khi x = 100.
x
Bài 14: Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: B =
(x + 100) 2
1
y - 100 1 100
C1: Đặt x + 100 = y Þ x = 100 - y. B =
= - 2 . Đặt = z .
2
y
y y
y
2
ỉ
1
1 ư÷
1
1
- 100 ỗỗ zÊ
.Du=xyra
z=
y=200x=100.
ữ
ữ
ỗố
400
200 ứ
400
200
x
x
1
C2:pdngbtngthc:(a+b)2 4ab: B=
Ê
=
x=100.
2
400x 400
(x + 100)
2
ịB=z100z2 =
Bi15: Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của biểu thức: A =
(x + y) 2
x 2 + y 2
(x + y) 2
³ 0 . Dấu “=” xảy ra Û x = -y ≠ 0.
x 2 + y 2
2xy
2xy
A = 1 + 2
£1+
= 1 + 1 = 2 (vì x 2 + y 2 ≥ 2xy). Dấu “=” xảy ra Û x = y ≠ 0.
2
2xy
x + y
HD: A =
Bài 16: Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của biểu thức: B =
2x 2 + 4x - 1
.
x 2 + 1
3x 2 + 3 - (x 2 - 4x + 4)
(x - 2) 2
HD: B =
= 3 - 2
£ 3 . Dấu “=” xảy ra Û x = 2.
x2 + 1
x + 1
4x 2 + 4x + 1 - 2x 2 - 2 (2x + 1) 2
1
B=
=
- 2 ³ -2 . Dấu “=” xảy ra Û x = - .
2
2
2
x +1
x + 1
2
2
4x - 2xy + 4y
Bài 17: Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của biểu thức: C =
x 2 + y 2
HD: C = 3 +
(x - y) 2
³ 3 . Dấu “=” xảy ra Û x = y ≠ 0.
x 2 + y 2
(x + y) 2
C = 5- 2
£ 5 . Dấu “=” xảy ra Û x = -y ≠ 0.
x + y 2
x + 1
x + x + 1
2
2
2
3x + 3
x + 4x + 4 - x - x -1
(x + 2)
1
1
HD: D =
=
=
- ³ - Û x = -2.
2
2
2
3
3(x + x + 1)
3(x + x + 1)
3(x + 1 + 1) 3
Bài 18: Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của biểu thức: D =
D=
x2 + x +1- x 2
x 2
=
1
£ 1 Û x = 0.
x2 + x +1
x 2 + x + 1
2