Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 16 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
16
Dung lượng
442,25 KB
Nội dung
Bài Giá trị lớn nhất, nhỏ hàm số BÀI GIÁ TRỊ LỚN NHẤT, NHỎ NHẤT CỦA HÀM SỐ A GIÁ TRỊ LỚN NHẤT, NHỎ NHẤT CỦA HÀM SỐ I TĨM TẮT LÝ THUYẾT Bài tốn chung: Tìm giá trị nhỏ lớn hàm số f x Bước 1: Dự đoán chứng minh f x c; f x c Bước 2: Chỉ điều kiện đủ để f x c Các phương pháp thường sử dụng Phương pháp 1: Biến đổi thành tổng bình phương Phương pháp 2: Tam thức bậc hai Phương pháp 3: Sử dụng bất đẳng thức cổ điển: Côsi; Bunhiacôpski Phương pháp 4: Sử dụng đạo hàm Phương pháp 5: Sử dụng đổi biến lượng giác Phương pháp 6: Sử dụng phương pháp véctơ hệ tọa độ Phương pháp 7: Sử dụng phương pháp hình học hệ tọa độ II CÁC BÀI TẬP MẪU MINH HỌA: Bài Tìm giá trị nhỏ P(x, y) = x2 + 11y2 6xy + 8x 28y + 21 Giải Biến đổi biểu thức dạng P(x, y) = (x 3y + 4)2 + 2(y 1)2 + y 1 y 1 Từ suy MinP(x, y) = x y x 1 Bài Cho x, y > Tìm giá trị nhỏ của: S = x4 y y4 x x2 y y2 x x y y x 2 y2 y2 x y x2 Giải S 1 1 x y x y x x y 2 y2 x y x y x2 S 1 1 x y x y x y 2 y2 ( x y) x y x2 22 S 1 1 xy x y x y Với x = y > MinS = ThuVienDeThi.com Chương I Hàm số – Trần Phương Bài Tìm giá trị lớn hàm số S sin x sin y sin ( x y ) cos x cos y cos ( x y ) 2 S cos( x y ) cos( x y ) cos ( x y ) cos( x y ) cos( x y ) cos ( x y ) Giải S sin x sin y sin ( x y ) = S cos( x y ) cos( x y ) sin ( x y ) 4 Với x y k , (k) Max S Bài Tìm giá trị nhỏ biểu thức S x12 x 22 x32 x82 ( x1 x2 x2 x3 x6 x7 x7 x8 x8 ) 2 2 3 4 5 Giải S x1 x x x3 x3 x4 x4 x5 4 6 8 2 8 4 x5 x6 x6 x7 x7 x8 x8 10 12 14 16 9 9 Với x1 x ; x x3 ; ; x6 x7 ; x7 x8 ; x8 , Min S 9 Bài Cho x, y, z ¡ Tìm giá trị nhỏ biểu thức: S = 19x2+ 54y2 +16z2 16xz 24y +36xy Giải Biến đổi S f(x) = 19x2 2(8z 18y)x + 54y2 +16z2 24y Ta có x = g(y) = (8z 18y)2 (54y2 +16z2 24y) = 702y2 +168zy 240z2 y = (84z)2 702.240z2 = 161424z2 zR g(y) y, zR Suy x y, zR f(x) Với x y z MinS Bài Cho x2 + xy + y2 = Tìm giá trị lớn nhỏ biểu thức: S = x2 xy + y2 Giải Xét y = x2 = S = giá trị hàm số Xét y 0, biến đổi biểu thức dạng sau S x xy y x / y ( x / y ) t t x u u với t 2 x xy y y ( x / y) ( x / y) t t 2 ThuVienDeThi.com Bài Giá trị lớn nhất, nhỏ hàm số u(t2 + t + 1) = t2 t + (u 1)t2 + (u + 1)t + (u 1) = (*) + Nếu u = 1, t = x = 0, y = u = giá trị hàm số + Nếu u 1, u thuộc tập giá trị hàm số phương trình (*) có nghiệm t = (3u 1)(3 u) u Vậy tập giá trị u , 3 Min u ; Max u = 3 x y Min S = Min u t = x y 1 x xy y x 3, y x y Max S = Maxu = t = 1 2 x xy y x 3, y Bài Cho x,yR thỏa mãn điều kiện x y 1 4x y x y Tìm giá trị lớn nhất, nhỏ biểu thức S= x y Giải Biến đổi x y x y x y x y x y x y x x y x y x 2 Do 4x2 nên x y x y 3 3 x2 y2 2 Với x = 0, y = 3 3 , Min( x y ) 2 Với x = 0, y = 3 3 , Max( x y ) 2 Bài Tìm giá trị nhỏ hàm số f x x x x Giải Gọi y0 giá trị hàm f(x) tồn x0 cho y0 = x0 x02 x0 y x0 x02 x0 y 02 y x0 x02 x02 x0 g(x0) = x02 2(1 y ) x0 y 02 Ta có g(x) = có nghiệm x0 = (1 y ) 3(1 y 02 ) 2(2 y 02 y 1) = 2( y 1)(2 y 1) ThuVienDeThi.com Chương I Hàm số – Trần Phương Do y0 = x0 x02 ( x0 1) x0 x02 x0 x0 nên 2y0 y 1 Với x = Minf(x) = 2 Bài Cho y f x x x mx Tìm giá trị m cho Min y x m x ; x x : P1 f x Giải Ta có x m x ; x : P2 Gọi (P) đồ thị y = f(x) (P) = (P1) (P2) (P) có hình dạng đồ thị sau P1 P2 A A P1 P2 B C B A P1 C P2 C B Hoành độ điểm đặc biệt đồ thị (P): Hoành độ giao điểm (P1), (P2) xA = 1; xB = ; Hoành độ đỉnh (P1): xC 5m Nhìn vào đồ thị ta xét khả sau: Nếu xC [xA, xB] m[ 3, 3] Minf(x) = Minf(1), f(4) 3 m Khi Minf(x) > f (1) m < m f (4) 4m (1) m 10m 5m Nếu xC [xA, xB] m[ 3, 3] Minf(x) = f1 xC f1 = m [3, 3] 3 m5 Khi Minf(x) > m 10m 13 Kết luận: Từ (1) (2) suy Minf(x) > m ThuVienDeThi.com (2) Bài Giá trị lớn nhất, nhỏ hàm số Bài 10 (Đề thi TSĐH 2005 khối A) 1 Cho x, y, z ; Tìm Min S 2x y z x y z x y 2z x y z Giải: Sử dụng bất đẳng thức Côsi cho số a, b, c, d > ta có: 16 a b c d 4 abcd 4 16 a b c d abcd a b c d abcd 16 16 1 x x y z x x y z 2x y z 16 16 x y y z x y y z x 2y z 16 16 1 x y z z x y z z x y z 1 Min S 16 16 x y z x y z x y z x y z 2 Bài 11 (Đề thi TSĐH 2007 khối B) y Cho x, y, z Tìm Min S x x y z z zx yz xy Giải: Sử dụng bất đẳng thức Côsi cho số ta có y y x4 y4z4 z z 9 4 Min S S x2 y2 z2 x x 2 yz yz zx zx xy xy x y z 2 x, y Bài 12 Cho Tìm giá trị nhỏ S = x y x y y x Giải: S y x Mặt khác, S = Suy 2S x x 1 x y y 1 y xy = x y 2 1 y y x y x 1 x x y 1 y x y x y 1 = x x y 1 x y x y 2 S MinS = Bài 13 Cho x, y, z > Tìm Max của: S = xyz x y z x y z x y z 2 ( xy yz zx) Giải: Sử dụng bất đẳng thức Côsi BunhiaCơpski ta có đánh giá sau: ThuVienDeThi.com Chương I Hàm số – Trần Phương x2 y2 z2 x2 y2 z2 x yz S 12 12 12 x y z x y z Từ suy xyz 1 x y z x y z 3.3 x y z xyz xyz 1 1 3 2 3 xyz x y z Bài 14 (Đề thi TSĐH 2003 khối B) Tìm giá trị lớn nhất, nhỏ hàm số y x x Cách 1: Tập xác định D 2; 2; y x x2 ; y x x max y 2 x x x x min y 2 x 2 + y y 2 2 Cách 2: Đặt x sin u , u ; 2 y sin u cos u 2 sin u 2; 2 ; max y 2 ; y 2 Bài 15 (Đề dự bị TSĐH 2003 khối B) Tìm giá trị lớn nhất, nhỏ y x 1 x đoạn 1;1 Cách Đặt u x 0;1 Ta có y u 1 u 3u 12u 12u y 9u 24u 12 u1 0;1; u Nhìn bảng biến thiên ta có max y 4; y Cách Đặt x sin u y sin u cos u x y y sin u cos u 3cos u sin u cos u Với x max y Sử dụng bất đẳng thức Côsi ta có: 6 8 8 sin u 27 27 sin u 27 27 sin u 4 cos u cos u cos u 27 27 27 27 y sin u cos u sin u cos u y Với x y 3 9 ThuVienDeThi.com Bài Giá trị lớn nhất, nhỏ hàm số Bài 16 a) Lập bảng biến thiên tìm giá trị lớn hàm số y x x2 1 b) Cho a b c Chứng minh rằng: Giải a) TXĐ: D ¡ ; y 3x x 1 x x 3 / x x 3 / x lim lim x x x x x 1 1 x x2 Suy lim y 1; lim y 1 Nhìn BBT x x x y 10 3 lim y lim x a b c 10 x 1/3 + y 10 x y ta có y x 10 max y 10 x2 1 1 b) Theo phần a) y 10 , x x 10 x , x Đặc biệt hóa bất đẳng thức giá trị x a, x b, x c ta có: x a : a 10 a x b : b 10 b x c : c 10 c a b c 10 a b c 10 a b c Cách Trên mặt phẳng tọa độ Oxy đặt uur uuur uuur OA a;1; AB b;1; BC c;1 uuur uur uuur uuur Khi OC OA AB BC a b c ; 3 uur uuur uuur uur uuur uuur uuur Do OA AB BC OA AB BC OC Từ suy a b c 10 2 y O C B A a a+b a+b+c x Bài 17 (Đề 33 III.2, Bộ đề thi TSĐH 1987 – 1995) Cho x y Tìm Max, Min A x y y x Giải Tìm MaxA: Sử dụng bất đẳng thức BunhiaCơpski ta có A x y 1 y 1 x x y x y Với x y Max A 2 ThuVienDeThi.com Chương I Hàm số – Trần Phương Tìm MinA: Xét trường hợp sau • Trường hợp 1: Nếu xy , xét khả sau: +) Nếu x 0, y A>0 Min A +) Nếu x 0, y A ( x y ) (1 x) (1 y ) 2 x y = x y x y Từ khả xét suy với xy Min A = 1 • Trường hợp 2: Xét xy : Đặt x y t xy t t 1,1 A x 1 y xy 1 x 1 y y 1 x xy x y xy x y xy 2 2 t t t 1 t t t 1 t 2 2 A f t 1 t t 1 t Ta có: f t 1 1 1 t 2t t t1 ;t t2 2 19 Thế t1 , t vào phần dư f t chia cho f t f t1 ; f t 27 Nhìn bảng biến thiên suy ra: t 1 t1 t2 A f t1 A f t1 suy 19 f t1 Min A f t1 1 27 1 t12 f t xảy x y t1 ; xy x, y nghiệm u 1 15 2 1 2 3 u x, y Kết luận: Max A ; Min A 19 27 Bài 18 Cho x, y, z 0,1 thoả mãn điều kiện: x y z 2 Tìm Max, Min biểu thức: S cos x y z Giải Do x, y, z 0,1 nên x y z x y z 2 Vì hàm số y cos nghịch biến 0, nên toán trở thành ThuVienDeThi.com Bài Giá trị lớn nhất, nhỏ hàm số Tìm MaxS hay tìm Min x y z x y z 12 12 12 x y z x y z Với x y z MaxS = cos 2 Tìm MinS hay tìm Max x y z Cách 1: Phương pháp tam thức bậc hai: Khơng tính tổng qt giả sử z Max x, y, z z ;1 Biến đổi đánh giá đưa tam thức bậc hai biến z 2 x y z z x y xy z z z z f z Do đồ thị hàm y = f(z) parabol quay bề lõm lên nên ta có: Max f z Max f ; f 1 f f 1 2 Với z 1; x ; y MinS = cos Cách 2: Phương pháp hình học Xét hệ tọa Đề vng góc Oxyz Tập hợp điểm M x, y, z thoả mãn điều kiện x, y, z 0,1 nằm hình lập phương ABCDABCO cạnh với A(0, 1, 1); B(1, 1, 1); C(1, 0, 1); D(0, 0, 1); A(0, 1, 0); B(1, 1, 0); C(1, 0, 0) Mặt khác x y z nên M x, y, z nằm mặt phẳng (P): x y z 2 Vậy tập hợp điểm M x, y, z thoả mãn điều kiện giả thiết nằm thiết diện EIJKLN với điểm E, I, J, K, L, N trung điểm cạnh hình lập phương Gọi O hình chiếu O lên EIJKLN O tâm hình lập phương tâm lục giác EIJKLN Ta có OM hình chiếu OM lên EIJKLN Do OM2 = x y z nên OM lớn OM lớn z 3/ M trùng với đỉnh E, I, J, K, L, N Từ suy ra: z cos 5 x y z OK 4 cos x y O L Với z 1; x ; y MinS = cos J K O 3/ ThuVienDeThi.com M I E 3/ x N y Chương I Hàm số – Trần Phương Bài 19 Cho a,b,c thỏa mãn điều kiện a b c Tìm giá trị nhỏ S a 1 b2 c2 2 b c a Giải Sai lầm thường gặp: S 3.3 a2 1 b c 3.6 b c a a b Nguyên nhân: a b c b c a 2 b c Min S c a 1 a b c mâu thuẫn với giả thiết a b c Phân tích tìm tịi lời giải : Min S a b c Do S biểu thức đối xứng với a, b, c nên dự đoán Min S đạt a b c Sơ đồ điểm rơi: 2 a b c 1 a b c 4 a b c 16 Cách 1: Biến đổi sử dụng bất đẳng thức Cơsi ta có S a2 1 1 1 b2 c2 2 2 2 16 b 16b 16 c 16c 16 a 16a 16 17 17 16 a2 b2 c2 a b c 17 17 17 17 17 17 16 17 16 17 16 16 32 16 32 16 32 16 b 16 c 16 a 16 c 16 a 16 b a b c 17 3 17 16 17 16 17 16 16 b 16 c 16 a 10 16 17 17 (2a 2b 2c) 17 17 2a 2b 2c 15 17 17 16 a b c 17 17 Với a b c Min S 2 ThuVienDeThi.com Bài Giá trị lớn nhất, nhỏ hàm số Cách 2: Biến đổi sử dụng bất đẳng thức BunhiaCơpski ta có 1 a b 17 1 b2 c 17 1 c a2 17 S 4 2 a a 1 b b 17 4 2 b b 1 c c 17 4 2 c c 1 a a 17 4 4 a b c a b c 17 17 1 15 1 a b c 4a 4b 4c a b c 1 15 1 45 3 3 3 6 abc 4a 4b 4c a b c 17 17 abc 45 1 17 45 17 Với a b c Min S 3 a b c 2 17 17 Cách 3: Đặt u a , ; v b , ; w c , b c a Do u v w u v w nên suy : S a2 1 1 1 b2 c2 a b c b c a a b c a b c 2 15 15 a b c a b c 16 a b c 135 abc a b c 16 3 abc 16 a b c 16 a b 2 c 135 16 a b c 17 135 18 135 153 17 Với a b c Min S 4 2 16 4 ThuVienDeThi.com 11 Chương I Hàm số – Trần Phương B CÁC ỨNG DỤNG GTLN, GTNN CỦA HÀM SỐ I ỨNG DỤNG TRONG PHƯƠNG TRÌNH, BẤT PHƯƠNG TRÌNH Bài Giải phương trình: x2 4x 2 Giải Đặt f x x 4 x với x 1 f x 44 4 x 3 x 2 x 0 x3 Nhìn BBT suy ra: f x f 3 x 2, 4 Phương trình f x x 4 x có nghiệm x Bài Giải phương trình: x x x Giải PT f x x x x Ta có: f x x ln x ln f x x ln 3 x ln x ¡ (x) đồng biến 2 Mặt khác (x) liên tục x f f ln ln , f 1 3ln ln Phương trình (x) có nghiệm x0 f Nhìn bảng biến thiên suy ra: x0 (x0) Phương trình f x x x x có khơng q nghiệm Mà f f 1 nên phương trình (1) có nghiệm x x Bài Tìm m để BPT: m x x m có nghiệm x ¡ Giải m x x m m x 1 x m f x Ta có: f x 2x x x 1 lim f x lim ; x x 2 92 x x 1 lim f x lim 1 x x 2 x x 0 2x x x 6 x f x 6 + 1 3 Nhìn BBT ta có f x m , x Min f x f 6 m m 3 x 4 12 ThuVienDeThi.com Bài Giá trị lớn nhất, nhỏ hàm số Bài Tìm m để PT: sin x m 1 cos x (1) có nghiệm x , 2 Giải Do x , x , nên đặt t tg x 1,1 2 2 4 2 cos x t ; sin x 2t Khi (1) sin x cos x m 1 cos x 1 t 1 t 2 2 2t 2 t m 1 t f t 2t t 2m (2) 1 t 1 t Ta có: f t 2t t 2t t 1; t Bảng biến thiên t 1 (t) (t) Nhìn bảng biến thiên suy ra: Để (2) có nghiệm t 1,1 Min f t 2m Max f t t1,1 1 t1,1 2m m Vậy để (1) có nghiệm x , m 0; 2 2 x 3x Bài Tìm m để hệ BPT: (1) có nghiệm x x x m 4m 0 x Giải (1) (2) x f x x x x m 4m f 3 x x x 0; f Ta có: f x ; 3 x x x 2; 3 21 CT (x) x Nhìn BBTsuy ra: Max f x f 3 21 x0;3 Để (2) có nghiệm Max f x m 4m m 4m 21 3 m x0;3 sin x cos y m m 6m 35 Bài Tìm m để hệ: (1) có nghiệm cos x sin y m 6m 33 Giải ThuVienDeThi.com 13 Chương I Hàm số – Trần Phương sin x y m 12m 17 sin x cos y cos x sin y m 12m 17 (1) (2) 3 1 x y x y m m sin cos cos sin sin x y m 2m Xét f m m 12m 17 Ta có: f m 3m 12 m Nhìn BBT suy ra: (m) (2) 1,m kết hợp với sin x y suy đểhệ (2) có nghiệm m 2, hệ (2) trở thành: m 17 sin x y có nghiệm x ; y Vậy (1) có nghiệm m sin x y II ỨNG DỤNG GTLN, GTNN CHỨNG MINH BẤT ĐẲNG THỨC Bài Chứng minh rằng: x ln x x x , x ¡ BĐT f x x ln x x x x ¡ Ta có: f x ln x x x Bảng biến thiên x f Nhìn bảng biến thiên suy ra: 0 f f x f (đpcm) a, b, c 3 Bài Cho CMR: T a b c 2 2 b c c a a b a b c Ta có: T a b c a2 b2 c2 2 2 1 a 1 b 1 c a 1 a b 1 b c 1 c Xét hàm số f x x 1 x với x > x Ta có f x x x f Nhìn bảng biến thiên f x x 3 f 2 3 3 Khi : T a b c a b2 c2 2 f a f b f c Đẳng thức xảy a b c 14 ThuVienDeThi.com 3 Bài Giá trị lớn nhất, nhỏ hàm số Bài Cho n lẻ Chứng minh rằng: x ta có: 1 x x2! xn! 1 x x2! x3! xn! 2 n n 2 n n Đặt u x x x x ; v x x x x x 2! 2! 3! n! n! Ta cần chứng minh f x u x v x < u x x x x n 1 u x x n n 1! 2! n! Ta có: v x 1 x x x n 1 v x x n n 1! 2! n! n n f x u x v x u x v x u x x v x u x v x x n! n ! n n f x x u x v x 2 x n! n! 1 x x x n 1 n 1! 2! 4! Do n lẻ nên (x) dấu với (2x) x f Nhìn bảng biến thiên suy ra: Bài Chứng minh rằng: a4 b4 a3 b3 Xét f(t) = 1 t 4 1 t4 1 t3 a, b > 0 f a với t b 3 1 t + f 1 t 4 + 1 t t3 1 t t 1 1 t t 1 t f(t) = a b 3 1 t3 3 a3 b3 a b 2 a b 1 f f x f x (đpcm) 0 2 1 t 3 t 2 1 t 3 1 t t 1 1 t 3 f(t) = t = Bảng biến thiên f(t) Từ BBT f(t) < t > Dấu xảy a = b > 2 a4 b4 a3 b3 ThuVienDeThi.com a3 b3 a b 2 15 Chương I Hàm số – Trần Phương III BÀI TẬP VỀ NHÀ Bài Cho ABC có A B C Tìm giá trị nhỏ hàm số: f x x sin A x sin C Bài Tìm Max, Min của: x sin B x sin C y sin x cos x a sin x cos x 4 Bài Cho ab Tìm Min y a b a b b a a b Bài Cho x y Tìm Max, Min S a b b a x2 y2 x xy y Bài Giả sử phương trình x px 12 có nghiệm x1, x2 p Tìm p cho S x14 x 24 nhỏ Bài Tìm Min y 2 2x 2 2x x x 2 2 Bài Cho x, y x y Tìm Max, Min S x y Bài Cho x y z Tìm Max, Min P x y z xy yz zx Bài Tìm m để PT: x x x x m có nghiệm Bài 10 Tìm m để PT: Bài 11 Tìm m để PT: x x x x x x m có nghiệm phân biệt x x x x m có nghiệm Bài 12 Tìm m để PT: x x mx có nghiệm 2x Bài 13 Tìm m để PT: m cos x sin x cos x m có nghiệm x 0, Bài 14 Tìm m để PT: sin x.cos x.sin x m có nghiệm x , Bài 15 3 x x Tìm m để hệ BPT: có nghiệm x 3mx Bài 16 a Tìm m để: m x x có nghiệm phân biệt Bài 17 b Cho a b c 12 CMR: a b c 6 Chứng minh: x y z x y y z z x , x, y, z 0,1 16 ThuVienDeThi.com ... ThuVienDeThi.com Bài Giá trị lớn nhất, nhỏ hàm số u(t2 + t + 1) = t2 t + (u 1)t2 + (u + 1)t + (u 1) = (*) + Nếu u = 1, t = x = 0, y = u = giá trị hàm số + Nếu u 1, u thuộc tập giá trị hàm. .. u cos u y Với x y 3 9 ThuVienDeThi.com Bài Giá trị lớn nhất, nhỏ hàm số Bài 16 a) Lập bảng biến thiên tìm giá trị lớn hàm số y x x2 1 b) Cho a b c Chứng minh rằng:... b3 a b 2 15 Chương I Hàm số – Trần Phương III BÀI TẬP VỀ NHÀ Bài Cho ABC có A B C Tìm giá trị nhỏ hàm số: f x x sin A x sin C Bài Tìm Max, Min của: x sin B x sin C