Cho hàm số y = a x 3 + b x 2 + c x + d có đồ thị (C). Biết rằng (C) cắt trục hoành tại 3 điểm phân biệt có hoành độ x1 > x2 > x3 > 0 và trung điểm nối 2 điểm cực trị của (C) có hoành độ x 0 = 1 3 . Biết rằng 3 x 1 + 4 x 2 + 5 x 3 2 = 44 x 1 x 2 + x 2 x 3 + x 3 x 1 . Hãy xác định tổng S = x 1 + x 2 2 + x 3 2 .
A. 137 216 .
B. 45 157 .
C. 133 216 .
D.1
Chọn C.
Tập xác định: D=R Ta có y = 3 a x 2 + 2 b x + c
Do đồ thị (C) có hai điểm cực trị nên ta có phương trình y '=0 có hai nghiệm phân biệt hay là phương trình 3 a x 2 + 2 b x + c = 0 có hai nghiệm phân biệt xi, xj và hai nghiệm này cũng chính là hoành độ của hai điểm cực trị của đồ thị (C). theo vi-ét ta có x i + x j = - 2 b 3 a .
Suy ra hoành độ giao điểm nối hai điểm cực trị là
x 0 = x i + x j 2 = 1 3 ⇔ - 2 b 3 a = 2 3 ⇔ b = - a .
Mặt khác do giả thiết ta có phương trình a x 3 + b x 2 + c x + d = 0 có ba nghiệm phân biệt x1, x2, x3 nên theo vi-ét ta có x 1 + x 2 + x 3 = - b a = a a = 1 .
Ta có:
3 x 1 + 4 x 2 + 5 x 3 2 = 44 x 1 x 2 + x 2 x 3 + x 3 x 1 ⇔ 9 x 1 2 + 16 x 2 2 + 25 x 3 2 = 20 x 1 x 2 + 4 x 2 x 3 + 14 x 3 x 1
⇔ 20 3 x 1 2 + 40 3 x 2 2 + x 2 2 + 4 x 3 2 + 7 3 x 1 2 + 21 x 3 2 = 20 x 1 x 2 + 4 x 2 x 3 + 14 x 3 x 1
Áp dụng bất đẳng thức Cauchuy ta có:
Lấy (1) + (2) + (3) vế theo vế ta có: 9 x 1 2 + 16 x 2 2 + 25 x 3 2 ≥ 20 x 1 x 2 + 4 x 2 x 3 + 14 x 3 x 1 .
Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi:
4 x 1 2 = 9 x 2 2 x 2 2 = 4 x 3 2 4 x 1 2 = 36 x 3 2 x 1 + x 2 + x 3 = 1 ⇔ x 1 = 3 2 x 2 x 2 = 2 x 3 x 3 = 1 3 x 1 x 1 + x 2 + x 3 = 1 ⇔ x 1 = 1 2 x 2 = 1 3 x 3 = 1 6 .
Vậy S = x 1 + x 2 2 + x 3 2 = 1 2 + 1 3 2 + 1 6 3 = 133 216 .