Cho \(a,b\ge0\) và \(a^2+b^2=2\). Tìm: \(MaxP=a\sqrt{3b\left(a+2b\right)}+b\sqrt{3a\left(b+2a\right)}\)
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Có \(ab+bc+ac=abc\Leftrightarrow\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{c}=1\)
Áp dụng các bđt sau:Với x;y;z>0 có: \(\dfrac{1}{x+y+z}\le\dfrac{1}{9}\left(\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z}\right)\) và \(\dfrac{1}{x+y}\le\dfrac{1}{4}\left(\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{y}\right)\)
Có \(\dfrac{1}{a+3b+2c}=\dfrac{1}{\left(a+b\right)+\left(b+c\right)+\left(b+c\right)}\le\dfrac{1}{9}\left(\dfrac{1}{a+b}+\dfrac{2}{b+c}\right)\)\(\le\dfrac{1}{9}.\dfrac{1}{4}\left(\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}+\dfrac{2}{b}+\dfrac{2}{c}\right)=\dfrac{1}{36}\left(\dfrac{1}{a}+\dfrac{3}{b}+\dfrac{2}{c}\right)\)
CMTT: \(\dfrac{1}{b+3c+2a}\le\dfrac{1}{36}\left(\dfrac{1}{b}+\dfrac{3}{c}+\dfrac{2}{a}\right)\)
\(\dfrac{1}{c+3a+2b}\le\dfrac{1}{36}\left(\dfrac{1}{c}+\dfrac{3}{a}+\dfrac{2}{b}\right)\)
Cộng vế với vế => \(VT\le\dfrac{1}{36}\left(\dfrac{6}{a}+\dfrac{6}{b}+\dfrac{6}{c}\right)=\dfrac{1}{36}.6\left(\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{c}\right)=\dfrac{1}{6}\)
Dấu = xảy ra khi a=b=c=3
Có \(a+b=2\Leftrightarrow2\ge2\sqrt{ab}\Leftrightarrow ab\le1\)
\(E=\left(3a^2+2b\right)\left(3b^2+2a\right)+5a^2b+5ab^2+2ab\)
\(=9a^2b^2+6\left(a^3+b^3\right)+4ab+5ab\left(a+b\right)+20ab\)
\(=9a^2b^2+6\left(a+b\right)^3-18ab\left(a+b\right)+4ab+5ab\left(a+b\right)+20ab\)
\(=9a^2b^2+48-18ab.2+4ab+5.2.ab+20ab\)
\(=9a^2b^2-2ab+48\)
Đặt \(f\left(ab\right)=9a^2b^2-2ab+48;ab\le1\), đỉnh \(I\left(\dfrac{1}{9};\dfrac{431}{9}\right)\)
Hàm đồng biến trên khoảng \(\left[\dfrac{1}{9};1\right]\backslash\left\{\dfrac{1}{9}\right\}\)
\(\Rightarrow f\left(ab\right)_{max}=55\Leftrightarrow ab=1\)
\(\Rightarrow E_{max}=55\Leftrightarrow a=b=1\)
Vậy...
Ta có \(\sqrt{3b\left(a+2b\right)}\le\frac{1}{2}\left(3b+a+2b\right)=\frac{1}{2}\left(a+5b\right)\)
\(\sqrt{3a\left(b+2a\right)}\le\frac{1}{2}\left(5a+b\right)\)
=> \(P\le\frac{1}{2}\left(a^2+b^2+10ab\right)\)
Mà \(ab\le\frac{1}{2}\left(a^2+b^2\right)\le\frac{1}{2}.2=1\)
=> \(P\le\frac{1}{2}\left(2+10\right)=6\)
Vậy MaxP=6 khi a=b=1
ta có:
\(\left(b-c\right)^2\ge0\Leftrightarrow b^2+4bc+4c^2\le3b^2+6c^2\Leftrightarrow\left(b+2c\right)^2\le3b^2+6c^2\)
\(\Leftrightarrow\frac{\left(b+2c\right)^2}{3b^2+6c^2}\le1\Leftrightarrow\frac{b+2c}{\sqrt{3b^2+6c^2}}\le1\Leftrightarrow\frac{a\left(b+2c\right)}{\sqrt{3b^2+6c^2}}\le a\)
cmtt =>\(\frac{a\left(b+2c\right)}{\sqrt{3b^2+6c^2}}+\frac{b\left(c+2a\right)}{\sqrt{3c^2+6a^2}}+\frac{c\left(a+2b\right)}{\sqrt{3a^2+6b^2}}\le a+b+c\left(Q.E.D\right)\)
dấu = xảy ra khi a=b=c
Áp dụng BĐT AM - GM, ta có:
\(2\ge a^2+b^2\ge2ab\)
\(\Leftrightarrow ab\le1\)
\(A=a\sqrt{3b\left(a+2b\right)}+b\sqrt{3a\left(b+2a\right)}\)
\(\le\dfrac{a\left(3b+a+2b\right)}{2}+\dfrac{b\left(3a+b+2a\right)}{2}\)
\(=\dfrac{a\left(5b+a\right)+b\left(5a+b\right)}{2}\)
\(=\dfrac{a^2+10ab+b^2}{2}\)
\(\le\dfrac{2+10}{2}=6\)
Dấu "=" xảy ra khi a = b = 1
Từ kết quả bài toán suy ngược ra thôi
Muốn giải thích thì cứ phá 2 vế ra rồi so sánh là tìm ra cách tách biểu thức
Câu 4 mình ko biết giải quyết kiểu lớp 9 (mặc dù chắc chắn là biểu thức sẽ được biến đổi như vầy)
Đó là kiểu trình bày của lớp 11 hoặc 12 để bạn tham khảo thôi
Áp dụng BĐT Cauchy ta có : \(2\ge a^2+b^2\ge2\sqrt{a^2b^2}=2ab\Rightarrow ab\le1\)
Áp dụng BĐT Bunhiacopxki :
\(\left(a\sqrt{3a\left(a+2b\right)}+b\sqrt{3b\left(b+2a\right)}\right)^2\le\left(a^2+b^2\right)\left[3\left(a^2+b^2\right)+12ab\right]\)
\(\le2\left(3.2+12.1\right)=36\)
\(\Rightarrow a\sqrt{3a\left(a+2b\right)}+b\sqrt{3b\left(b+2a\right)}\le6\)
Dấu "=" xảy ra khi a = b = 1
ÁP DỤNG BĐT CÔ SI ,TA CÓ:
\(\sqrt{3a\left(a+2b\right)}\le\frac{3a+\left(a+2b\right)}{2}=2a+b\)\(\Leftrightarrow a\sqrt{3a\left(a+2b\right)}\le a\left(2a+b\right)=2a^2+ab\left(1\right)\)
(VÌ a,b khong âm). C/M TƯƠNG TỰ TA CÓ \(b\sqrt{3b\left(b+2a\right)}\le2b^2+ab\left(2\right)\)
TA CÓ :\(2ab\le a^2+b^2\le2\left(3\right)\).TỪ (1),(2),(3) TA CÓ;
\(a\sqrt{3a\left(a+2b\right)}+b\sqrt{3b\left(b+2a\right)}\le2a^2+2b^2+ab+ab\le\)\(2\left(a^2+b^2\right)+2ab\le4+2=6\)
DẤU ĐẲNG THỨC XẢY RA KHI a=b=1
Áp dụng BĐT Cô-si,ta có :
\(a\sqrt{3a\left(a+2b\right)}\le a.\frac{3a+a+2b}{2}=2a^2+ab\)
Tương tự : \(b\sqrt{3b\left(b+2a\right)}\le2b^2+ab\)
Cộng vế theo vế, ta được :
\(a\sqrt{3a\left(a+2b\right)}+b\sqrt{3b\left(b+2a\right)}\le2\left(a^2+b^2\right)+2ab=4+2ab\le4+a^2+b^2\le6\)
Dấu "=" xảy ra khi a = b = 1
\(P=\left(\dfrac{3\sqrt{a}}{a+\sqrt{ab}+\sqrt{b}}-\dfrac{3a}{a\sqrt{a}-b\sqrt{b}}+\dfrac{1}{\sqrt{a}-\sqrt{b}}\right):\dfrac{\left(a-1\right)\left(\sqrt{a}-\sqrt{b}\right)}{2a+2\sqrt{ab}+2b}\left(đk:a\ne b,a\ge0,b\ge0\right)\)
\(=\dfrac{3a-3\sqrt{ab}-3a+a+\sqrt{ab}+b}{\left(\sqrt{a}-\sqrt{b}\right)\left(a+\sqrt{ab}+\sqrt{b}\right)}.\dfrac{2\left(a+\sqrt{ab}+b\right)}{\left(a-1\right)\left(\sqrt{a}-\sqrt{b}\right)}\)
\(=\dfrac{a-2\sqrt{ab}+b}{\sqrt{a}-\sqrt{b}}.\dfrac{2}{\left(a-1\right)\left(\sqrt{a}-\sqrt{b}\right)}=\dfrac{\left(\sqrt{a}-\sqrt{b}\right)^2.2}{\left(\sqrt{a}-\sqrt{b}\right)^2\left(a-1\right)}=\dfrac{2}{a-1}\in Z\)
\(\Rightarrow a-1\inƯ\left(2\right)=\left\{-2;-1;1;2\right\}\)
Do \(a\ge0\)
\(\Rightarrow a\in\left\{0;2;3\right\}\)
Ta có: \(P=\left(\dfrac{3\sqrt{a}}{a+\sqrt{ab}+b}-\dfrac{3a}{a\sqrt{a}-b\sqrt{b}}+\dfrac{1}{\sqrt{a}-\sqrt{b}}\right):\left(\dfrac{\left(a-1\right)\left(\sqrt{a}-\sqrt{b}\right)}{2a+2\sqrt{ab}+2b}\right)\)
\(=\dfrac{3a-3\sqrt{ab}-3a+a+\sqrt{ab}+b}{\left(\sqrt{a}-\sqrt{b}\right)\left(a+\sqrt{ab}+b\right)}\cdot\dfrac{2\left(a+\sqrt{ab}+b\right)}{\left(a-1\right)\left(\sqrt{a}-\sqrt{b}\right)}\)
\(=\dfrac{\left(\sqrt{a}-\sqrt{b}\right)^2}{\left(\sqrt{a}-\sqrt{b}\right)^2}\cdot\dfrac{2}{a-1}\)
\(=\dfrac{2}{a-1}\)
Để P là số nguyên thì \(a-1\in\left\{1;-1;2;-2\right\}\)
hay \(a\in\left\{2;0;3\right\}\)
Lời giải:
Áp dụng BĐT Bunhiacopxky:
\((a\sqrt{3a(a+2b)}+b\sqrt{3b(b+2a)})^2\leq (a^2+b^2)[3a(a+2b)+3b(b+2a)]\)
\((a\sqrt{3a(a+2b)}+b\sqrt{3b(b+2a)})^2\leq (a^2+b^2)(3a^2+3b^2+12ab)\)
Theo BĐT Cô-si: \(a^2+b^2\geq 2ab\Rightarrow 12ab\leq 6(a^2+b^2)\)
Do đó:
\((a\sqrt{3a(a+2b)}+b\sqrt{3b(b+2a)})^2\leq (a^2+b^2)(3a^2+3b^2+6a^2+6b^2)=9(a^2+b^2)^2\)
Mà \(a^2+b^2\leq 2\)
\(\Rightarrow (a\sqrt{3a(a+2b)}+b\sqrt{3b(b+2a)})^2\leq 9.2^2=36\)
\(\Rightarrow a\sqrt{3a(a+2b)}+b\sqrt{3b(b+2a)}\leq \sqrt{36}=6\)
(đpcm)
Dấu bằng xảy ra khi $a=b=1$
Áp dụng bất đẳng thức bunhiacopxki cho 2 bộ số (a;b) và \(\left(\sqrt{3b\left(a+2b\right)};b\sqrt{3a\left(b+2a\right)}\right)\) ta được:
\(P^2\le\left(a^2+b^2\right)\left(6a^2+6ab+6b^2\right)=12\left(a^2+ab+b^2\right)=12\left(2+ab\right)\le12\left(2+1\right)=36\)(vì \(a^2+b^2\ge2ab\Leftrightarrow ab\le\dfrac{a^2+b^2}{2}=\dfrac{2}{2}=1\))
Do đó \(P^2\le36\Leftrightarrow P\le6\) (không có giá trị nhỏ nhất vì P luôn lớn hoặc =0 nên không thể lớn hơn hoặc = -6)
Vậy Max P= 6 khi a=b=1