Xét các số thực a, b thỏa mãn a ≥ b > 1. Biết rằng biểu thức P = 1 log a b a + log a a b đạt giá trị lớn nhất khi b = a k . Khẳng định nào sau đây đúng?
A. k ∈ 2 ; 3
B. k ∈ 3 2 ; 2
C. k ∈ − 1 ; 0
D. k ∈ 0 ; 3 2
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
\(P=loga^3+logb^2=log\left(a^3b^2\right)=log\left(100\right)=10\)
Lời giải:
Đặt \(\left\{\begin{matrix} \log_ab=x\\ \log_bc=y\\ \log_ca=z\end{matrix}\right.\Rightarrow \left\{\begin{matrix} \log_ba=\frac{1}{x}\\ \log_cb=\frac{1}{y}\\ \log_ac=\frac{1}{z}\end{matrix}\right. \). và \(xyz=1\)
Do \(a,b,c>1\Rightarrow x,y,z>0\)
Ta có:
\(P=\log_a(bc)+\log_b(ac)+4\log_c(ab)\)
\(=\log_ab+\log_ac+\log_ba+\log_bc+4\log_ca+4\log_cb\)
\(=x+\frac{1}{z}+\frac{1}{x}+y+4z+\frac{4}{y}\)
Áp dụng BĐT Cô-si cho các số dương:
\(\left\{\begin{matrix} x+\frac{1}{x}\geq 2\sqrt{1}=2\\ y+\frac{4}{y}\geq 2\sqrt{4}=4\\ \frac{1}{z}+4z\geq 2\sqrt{4}=4\end{matrix}\right.\) \(\Rightarrow P\geq 2+4+4=10\)
\(\Rightarrow m=10\)
Dấu bằng xảy ra khi \(\left\{\begin{matrix} x=\frac{1}{x}\rightarrow x=1\\ y=\frac{4}{y}\rightarrow y=2\\ \frac{1}{z}=4z\rightarrow z=\frac{1}{2}\end{matrix}\right.\) (thỏa mãn)
Suy ra \(n=\log_bc=y=2\)
\(\Rightarrow m+n=12\)
Đáp án D
Đặt 0 < t = log a b ≤ 1
⇒ P = log a a b + log a a + log a b = 1 + t + 1 − t = f t
f ' t = 1 − 1 2 1 − t → f ' t = 0
⇔ t = 3 4 ⇒ f 3 4 = 9 4 .
Dựa vào bảng biến thiên,
suy ra f t 0 < t ≤ 1 ≤ f 3 4
Khi đó t = 3 4 = log a b
⇔ a 3 4 = b ⇔ k = 3 4