TỔNG HỢP CÁC BÀI TOÁN BĐT – CỰC TRỊ HAY Câu 1: Cho a, b, c cac số dương thoả mãn điều kiện: a + b + c = 2013 Tìm giá trị lớn biểu thức: Q = Trước hết ta chứng minh BĐT: 5b3 a 5c3 b3 5a c3 ab 3b bc 3c ca 3a 5b3 a 2b a (1) ab 3b 5b3 a 2b a (1) 5b3 a (2b a )(ab 3b ) ab 3b Thật vậy: 5b3 a 2a b a 2b 6b3 3ab a b3 a 2b ab (a b)(a b) Đúng với mội số dương a, b Dấu “=” xảy a = b Chứng minh tương tự ta có: 5c b3 2c b(2) Dấu “=” xảy c = b cb 3c 5a c3 2a c(3) Dấu “=” xảy a = c.Cộng vế với vế ba BĐT (1), (2), (3) ta được: ca 3a Q (2b a ) (2c b) (2a c) a b c Dấu “=” xảy a = b= c.Vậy maxQ = 2013 a b c 671 Câu 2:Cho số dương a, b, c thoả mãn điều kiện: a + b + c = 2013 27 Tìm giá trị nhỏ biểu thức: a3 b3 c3 P a ab b b bc c c ac a Do a b3 b3 c c3 a3 (a b) (b c) (c a ) a ab b b bc c c ac c a3 b3 c3 b3 c3 a3 a ab c b bc c c ac c a ab b b bc c c ac c Ta c/m BĐT sau: a ab b (1) Thật a ab b (1) 2(a b) (a b) hay a ab b ( a b) a ab b a b3 (a b)(2) 2 a ab b Dấu (2) xảy có dấu (1) a = b ThuVienDeThi.com Lý luận tương tự ta có b3 c c3 a3 Dầu “ =” xảy b= c ( b c )(3) (c a )(4) Dấu “ =” 2 2 b bc c c ac a xảy a = c a b3 b3 c c3 a3 2(a b c) Cộng vế với vế ba BĐT ta được: 2 2 a ab b b bc c c ac c P= a3 b3 c3 a b c 2013 27 2013 2 2 2 a ab b b bc c c ac a 3 Vậy minP = 2013 a b c 2013 Câu 3: Cho ba số dương x, y, z thoả m·n: xyz = Chøng minh r»ng: x3 y y3 z3 z x3 3 xy yz zx áp dụng bất đẳng thức Cô - si cho sè d¬ng, ta cã: + x3 + y3 33 1.x y xy T¬ng tù: 1 y3 z3 yz 1 x3 y xy (1) xy 1 z x3 zx (2) yz 3 (3) zx 1 x3 y3 1 y3 z3 1 z x3 Tõ (1), (2) & (3), suy ra: xy yz zx Mặt khác: xy Tõ (*) & (**) suy ra: yz zx 33 xy yz zx xy 3 yz zx (**) 1 x3 y3 1 y3 z3 1 z x3 3 xy yz zx DÊu “=” x¶y vµ chØ khi: x = y = z = Câu 4: Cho ba số dương x, y, z Chứng minh r»ng: y x z 1 2 2 2 x y y z z x x y z áp dụng bất đẳng thức Cô - si cho sè d¬ng, ta cã: x3 + y2 x y xy x => x x x y xy x xy ThuVienDeThi.com (*) (*) MỈt kh¸c: 1 1 1 1 => 2 2 x y x y xy xy x y Tõ (*)&(**) suy ra: (**) x 1 1 x y 2 x y (1)T¬ng tù, ta cã: z 1 1 2 z x 2 z x (3) y 1 1 2 y y z z (2) Tõ (1), (2) & (3), suy ra: y x z 1 1 1 1 1 2 2 x y y z z x 2 x y z x y z x y z DÊu “=” x¶y vµ chØ khi: x = y = z = Câu 5:Với x, y số thực dương Tìm giá trị nhỏ biểu thức: Q x3 x3 8y3 4y3 y x y x3 x2 Ta chứng minh hai bất đẳng thức: x3 8y3 x2 y Thật BĐT (1) BĐT (2) x3 x4 x3 8y3 x2 2y2 y3 y x y 3 x y4 2y y3 (1) y x y y2 x 2y2 (2) x y xy (đúng với x, y) 2 x2 y2 x 2 y y x y 12 x y yx y yx y Ta có: x y x y y y x y .Nên x y x y Suy BĐT (2) đúng.Từ (1) (2) ta Q Dấu “=” xảy x = y.Vậy P = x = y C©u 6: Cho số x, y, z thoả mÃn điều kiện: x2 + y2 + z2 = Tìm giá trÞ lín nhÊt cđa biĨu thøc: Q = xy yz zx 2 2 x y z y z x z x y Ta cã: (a - b)2(1 - ) Víi mäi a, b vµ mäi 0,1 a2 + b2 2ab + (a - b)2 (*) áp dụng bất đẳng thức (*) cho x, y z 0,1, ta được: x2 + y2 2xy + z2(x - y)2 ThuVienDeThi.com (1) T¬ng tù, ta cã: y2 + z2 2yz + x2(y - z)2 (2) z2 + x2 2zx + y2(z - x)2 (3) Tõ (1), (2) & (3), suy ra: x2 + y2 + z2 xy yz zx 2 2 x y z y z x z x y Suy ra: Q 1.VËy max Q = x = y = z = Câu 7: Cho x, y số thực dương thỏa mãn xy = 1.Chứng minh rằng: (x + y + 1)(x2 + y2) + Ta có : (x + y + 1)(x2 + y2) + 4 = (x + y + 1)(x2 + y2) - ( x + y) + ( x + y ) + x y x y = ( x + y )( x2 + y2 ) + (x2 + y2) - ( x + y) + ( x + y ) + = ( x + y ) (x2 + y2 – 1) + (x2 + y2) + ( x + y ) + x y Áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho hai số dương : x + y xy = ( xy = ) Dấu “ = “ xảy x = y = Dấu “ = “ xảy x = y = x2 + y2 2xy = (x+y)+ x y Dấu “ = “ xảy (x + y)2 = x = y = Do : (x + y + 1)(x2 + y2) + x y 2.(2 – 1) + + = Dấu “ = “ xảy x = y = Cõu 7: Cho số dương a, b c thoả mÃn a+b+c=abc.Tìm giá trị lớn biÓu thøc S Tacã a bc(1 a ) b ca(1 b ) c ab(1 c ) bc(1 a ) bc a bc bc a(a b c) bc a ab ac (a b)(a c) ba (1 c ) (a c)(b c) ; ca(1 b ) (a b)(b c) a b c S (a b)(a c) (a b)(b c) (a c)(b c) T¬ngtù x y a a b b c c ab ac bc bc cb ac ThuVienDeThi.com x y ¸p dơng B§T Ta cã S AB A B (víi A,B >0) ; DÊu “=” x¶y A=B 1 a a b b c c 2 ab ac bc ab ac bc 1 ab bc ca 2 ab bc ca Câu 8:Cho số thực abc Max( S ) 1 x, y, z thoả mãn: x , y , z 3x 2 y z Tìm giá trị lớn biểu thức A (3 x 1)(2 y 1)( z 1) Đặt x a, y b, z c ; ta có: a, b, c số dương A abc Khi đó: 3 b c a 2 3 2 3x 2 y z a b c 1 a b c 1 b c bc a b c b c a hay (1) Suy ra: 1 a b c 1 a b c 1 b c 1 a3 (b 2)(c 1) Tương tự: 2 ca (2); b2 (c 1)(a 3) ab (3) c 1 (a 3)(b 2) Nhân vế tương ứng (1), (2) (3), ta được: A Dấu “=” xảy ra, khi: Vậy, max A a b c a , b 1, c x , y 1, z 2 a b c 1 x , y 1, z Câu 9: Cho ba số thực không âm x, y, z thỏa mãn điều kiện x y z Tính giá trị nhỏ biểu thức: P x3 y3 z Áp dụng bất đẳng thức Cơ-si, ta có: x3 2 2 3 33 x x3 Chứng minh tương tự với y, ta có: y 1 2 2 2 3 2 2 y x 2 2 (2) ThuVienDeThi.com (1) x 3 3 33 z z z 2 2 2 2 2 Mặt khác, ta có: 2 (3) z3 z 2 2 Từ (1), (2) & (3) suy ra: P 2 Dấu “=” xảy x y Vậy P 2 x y z 2 ,z 42 2 2 2 3 x y z 2 2 y z z x x y Mµ x x 2 => x x x x2 x x y2 z2 x 1 x2 y2 z2 1 x2 2x x x 2 3 274 => x x (*) (áp dụng BĐT Cô - si) (**) 3 Tõ (*)&(**) suy ra: x 3 x y2 z2 T¬ng tù, ta cã: 3 y y z2 x2 (2) z 3 z x2 y2 (3) Tõ (1), (2) & (3), suy ra: (1) x y z 3 3 x y2 z2 2 2 y z z x x y 2 (Thỏa mãn ĐK x y z ) C©u 10:Cho ba số dương x, y, z thoả mÃn: x2 + y2 + z2 = Chøng minh r»ng: 2 2 2 2 x; y; z ; ; 2 2 Do x y z nªn ThuVienDeThi.com 2 x x 2 DÊu “=” x¶y 2 y y x y z 2 z z Câu 11:Cho số thực x, y, z thoả mãn điều kiện: x y z 3 y2 x2 z2 Chứng minh rằng: 1 x4 1 y4 1 z Đặt a = x2, b= y2, c = z2Khi a, b, c khơng âm a + b + c Ta cần chứng minh : Tương tự a a a b c Dấu ‘=’ xẩy a = Thật : 2 2 2a 1 a 1 a 1 b 1 c b b 1 c c Dấu ‘=’ xẩy b = Dấu ‘=’ xẩy c = 2 2b 2c 1 b 1 c Cộng vế bất đẳng thức ta có ĐPCM Câu 12:Cho số thực dương thoả mãn điều kiện: x y z 2008 4 4 4 Chứng minh rằng: x y y z z x 2008 x y y z z x Ta có: ( x y )( x y ) x y xy yx 2( x y ) ( yx x ) ( xy y ) 2( x y ) ( x y )( x y ) x4 y4 x y x3 y3 Tương tự y4 z4 y z y3 z3 (1) Cộng (2), (2), (3) ta có: x4 y4 y4 z4 z4 x4 x y x y x y 2 x3 y3 y3 z z x3 2( x y z ) x y z 2008 Cõu 14: Cho a, b, c số dương có tổng Chứng minh rằng: 19b a 19c b 19a c ba 5b cb 5c ac 5a ThuVienDeThi.com (2) z4 x4 z x z x3 (3) a b ab ab Ta cã: Suy (a b)(a b ab) ab(a b) a b ab(a b) a 20b 19b ab(a b) 20b ab(a b) 19b a b(20b ab a ) 19b a b(20b 5ab 4ab a ) 19b a b5b(4b a ) a (4b a ) 19b a b4b a )(5b a 19b a 4b a )(5b ab 19b a 19b a 4b a (1) 5b ab 3 19c b 4c b (2) 5c cb T¬ng tù 19a c 4a c (3) 5a ac 19b a 19c b 19a c 3(a b c) Céng vÕ víi vế (1)(2)(3) ta ab 5b cb 5c ac 5a Bài 15Cho a, b, c số dương có tích Tìm giá trị nhỏ biểu thức: B= Vì a.b.c = nên đặt a = 5bc 5ac 5ab 2 a b a c b c b a c a c 2b 1 1 1 ; b = ; c = Khi đó: suy x, y, z số dương x.y.z = y x y z x z 1 1 1 5 5 y z x y z x Biểu thức A trở thành: A = + + 1 1 1 1 1 1 2 2 2 x y x z z2 x z2 y y z y x 5 5 x2 y2 z2 yz xy zx = + + = 1 1 y z z x x y 1 1 1 y2 z x x y z z x y Áp dụng bất đẳng thức Côsi cho hai số dương x2 y z x2 yz x2 y z ; 2 x (1) ta có: yz yz 4 yz z2 x y y2 zx z (3) Tương tự: y (2) ; x y zx Cộng vế bất đẳng thức (1); (2); (3) ta được: ThuVienDeThi.com x2 yz z2 x y y2 zx + + x+y+z 4 yz x y zx x2 y2 z2 x y z yz zx x y x2 y2 z2 x y z 5 y z z x x y Mặt khác x + y + z 3 xyz mà xyz = nên x + y + z Do đó: A 15 3 = 2 Dấu xảy khi: x = y = z a = b = c = Câu 16:Cho ba số dương a, b, c thoả mãn: Chứng minh rằng: a b b c c a 2011 a2 b2 c2 2011 bc ca ab 2 Vậy GTNN biểu thức B 15 , đạt a = b = c = Ta có 2(a b ) (a b) a2 b2 c2 a2 b2 c2 Suy bc ca ab b c c a c a Đặt x b c , y c a , z a b , suy VT y z x2 z x2 y x2 y z 2x 2y 2z ( z x) ( x y)2 ( y z ) x y z 2 x 2y 2z ( z x) ( x y)2 ( y z ) x 3x y 3y z 3z 2 x 2y 2z 2 2( y z ) x 2( z x) y 2( x y z Suy VT 2 ( x y z) 2011 2 Câu 17:Với x, y, z Tìm tất nghiệm phương trình: x y z y zx z xy x yz x y z ThuVienDeThi.com x y z (1) y zx z xy x yz x y z Giả thiết x, y, z kết hợp với điều kiện xác định (1), suy ra: x y z (*) Khi đó, ta có: (1 z )(1 x) x x zx z x y zx x y z z z y y Tương tự, ta có: x yz x y z z xy x y z x y z 1 Suy ra: x y z y zx z xy x yz hay x y z (1) Mặt khác, từ x, y, z , suy ra: x y z (2) Từ (1) (2) ta suy ra: x y z , kết hợp với điều kiện x, y, z suy x y z Vậy, phương trình cho có nghiệm ( x; y; z ) (1;1;1) Câu 18 : Cho x, y số thực dương thoả mãn x + y = Tìm giá trị nhỏ biểu thức B x y3 xy 2xy (x y) 3xy(x y) xy 3xy xy xy(1 3xy) 2xy (x y) Gọi Bo giá trị B, đó, x, y để: Bo Theo Côsi: xy xy(1 3xy) 4 Ta có: B Bo 3Bo(xy)2 – (2 + Bo)xy + = (1)Để tồn x, y (1) phải có nghiệm xy = Bo2 – 8Bo + Bo Để ý với giả thiết tốn B > Do ta có: Bo Với Bo xy x2 x Bo x(1 x) 6Bo 2 2 3 x 2 1 Vậy, Bmin , đạt x 3 1 1 1 3 ,x 2 1 3 3 1 1 1 1 1 1 1 3 3 , y x , y 2 2 b a b a c Tìm giá trị nhỏ a b a b Câu 19:Cho số thực dương a, b, c thỏa mãn biểu thức P 4ab bc ca a (2b c) b(2a c) c(a b) c(a b)(a ab b ) 2(a b ) a b a b c a a 2b ab b a b Từ: ThuVienDeThi.com ta có: a b 2ab 2 c(a b)(a ab b ) 2(a b ) c(a b) c ( a b) 40 2 ab ab ab ab (bc) (ac) (bc ac) bc ac c(a b) Lại có a(2b c) b(2a c) abc(2b c) abc(2a c) 2abc(a b c) 2abc(a b c) (ab bc ca ) abc( a b c) ab.bc bc.ca ab.ca c ( a b) bc ac c ( a b) 3 ab c ( a b) 1 a (2b c) b(2a c) ab bc ca ab 2 Đặt t Có c ( a b) 3t P (với t ) ab 2(1 t ) t 3t 3t 7t 8t 32t 24 2(1 t ) t 2(1 t ) t 6t (1 t ) (t 2)(7t 22t 12) 6t (1 t ) (t 2)(7t 22t 12) (t 2)(7t 22t 12) 8 t (0; 2] t (0; 2] mà 6t (1 t ) 6t (1 t ) 3 Dấu "=" xảy t = hay a b c Vậy giá trị nhỏ P a b c Câu 20: Cho số a, b, c, d thuộc đoạn 0;1 Tìm giá trị lớn biểu thức: P abcd 1 a 1 b 1 c 1 d Áp dụng BĐT Cô - si cho hai số dương, ta có a b c d ab cd 44 abcd abcd Từ đó, suy abcd Do với a, b, c, d thuộc đoạn 0;1, ta có a b c d 4; a b c d Suy a b c d 3 a b c d abcd 4 (1) ThuVienDeThi.com 1 a 1 b 1 c 1 d a b c d Lại có 1 a 1 b 1 c 1 d (2) Từ (1)&(2) suy P Vậy max P = a b c d a b c d Câu 21 : Cho số thực dương a, b, c thỏa mãn a b c Chứng minh: ab 2c bc 2a ca 2b ab bc ca ab c bc a ca b ab 2c ab 2c ab 2c Do a b c nên ta có: ab c a b c ab c a b ab 2 xy Áp dụng bất đẳng thức ab 2c ab 2c a 2 b ab x y , x, y 2 2 2c a b 2ab a b c ab 2c a b ab a b2 c2 2 2 ab 2c ab c Tương tự ab 2c ab 2c ab 2c 1 2 2 ab 2c a b ab a b c bc 2a bc 2a 2 bc a ca 2b ca 2b 3 ca b Cộng vế theo vế bất đẳng thức (1), (2), (3) kết hợp a b c ta có bất đẳng thức cần chứng minh Dấu “=’’ abc x2 Câu 22: Cho số dương x, y, z thỏa mãn x y z Chứng minh: x2 y2 1 y Câu 24:Với y2 1 y2 z2 1 z2 x3 2x x 1 x 1 x2 x 1 x2 Hướng dẫn:Ta có: Tương tự: 1 x2 x3 2y3; x, y , z z2 1 z z Suy ra: x2 1 x số thực dương thỏa mãn đẳng thức trị nhỏ biểu thức: P 3x y z y2 1 y z2 1 z xy yz zx Tìm giá x2 y2 z2 ThuVienDeThi.com x y z Vì xy yz zx nên ta có: x y z 6x y x z 6y z y x z x z y 3x y 2x z 3x y 2y z z x z y (Áp dụng BĐT Cô-si) 2 9x y 6z 3x y z .Suy ra: P Dấu “=” xảy x y 1; z 2 Câu 24: Cho số a, b, c thỏa mãn a b c 1 + a+1 b+1 c+1 Tìm giá trị lớn biểu thức B (a+b+c+3) + Đặt x=1+c, y=1+b, z=1+a a b c = >1 z y x x Khi A= (x+y+z)( x x y y z z 1 )=3+ y z x z x y y z x y x y x y x y x 1 1 1 y z y.z y z z y z z y z y z y 0 1 1 y x y.x y x x y z y x z x x y 2 y z y x z x y z x Đặt z y z 1 y x x y z z x 2 z x y z z 2 x x z t 2t 5t (2t 1)(t 2) x = t => t t z x t t 2t 2t z Do t (2t 1)(t 2) x z 0 2t z x A 10 Ta thấy a=b=0 c=1 A=10 nên giá trị lớn A 10 Câu 25 Cho số thực dương x, y thoả mãn điều kiện xy ( x y ) x y Tìm giá trị nhỏ biểu thức: P = x+y Do x, y > xy ( x y ) x y ta suy x > y > xy(x-y)2 = (x+y)2 (1) Đặt a = x+ y; b = xy (a, b > ; a2 4b) 2 2 Ta có: (1) b(a 4b) a a (b 1) 4b ThuVienDeThi.com 4b b2 1 a b 1 (b 1) (b 1) 24 Suy ra: b-1 > Lại có: b 1 b 1 b 1 b 1 b 1 (theo bđt cô si) Mà a > nên a x y Do đó: a 16 2 Dấu “=” xảy b b (b 1) b Khi đó: x x y (Vì x > y) y xy Vậy Min (x+y)=4 x ; y 1 a1 b b1 c c1 a abc 1 abc abc abc a) Ta có: (do abc ) a1 b b1 c c1 a abc a1 b b1 c c1 a Câu 26 Chứng minh với a, b, c dương ta ln có: Ta có: abc abc a1 b a ab1 c 1 a b1 c 1 1 1 a1 b a1 b a1 b a1 b b Tương tự với số hạng lại, suy BĐT cho tương đương với: 1 a b1 c b c1 a c a1 b a1 b b 1 b1 c c 1 c1 a a 1 1 a a1 b b b1 c c c1 a 6 a1 b a b1 c b c1 a c Hoàn toàn chứng minh BĐT cuối áp dụng BĐT Cô-si cho số dương Dấu “=” xảy a b c Câu 27:Cho ba số dương a, b c thỏa a b c Tìm giá trị nhỏ biểu thức: A 14 a b c Ta có : (a + b + c)2 = a2 + b2 + c2 + 2(ab + bc + ca) ab bc ca a b b 2c c 2a a b c ab bc ca Ta có: a2 + b2 + c2 = (a + b + c) (a2 + b2 + c2) = a3 +b2a+ b3 + bc2 + c3 + ca2 + a2b + b2c + c2a Áp dụng bất đẳng thức Cô – Si: a3 + b2a ≥ 2a2b ; b3 + bc2 ≥ 2b2c ; c3 + ca2 ≥ 2c2a , dấu “=” xảy a = b = c suy ra: a2 + b2 + c2 = a3 +b2a+ b3 + bc2 + c3 + ca2 + a2b + b2c + c2a ≥ 3(a2b + b2c + c2a) ThuVienDeThi.com 2 ab bc ca a b c ab bc ca suy ra: a b b2c c a a b2 c a b b2c c a a b2 c2 a b c Đặt : t = a2 + b2 + c2, ta có : 3(a2 + b2 + c2) ≥ (a + b + c)2 = t ≥ Ta : A = 14t 3t 28t 3t 27t t 2t 2t 2t 2t 2 Áp dụng bất đẳng thức Cô – Si : Mặt khác : 1 , dấu “=” xảy a = b = c = 3 27t 27t 2 dấu “=” xảy : t = 2t 2t 23 t 3 4 1 dấu “=” xảy : a2 + b2 + c2 = a = b : t Suy ra: A 3 2 3 3 = c suy ra: a = b = c = 23 Vậy A đạt giá trị nhỏ , a= b = c = 3 Câu 28:Cho số thực dương a, b, c thỏa mãn a b c Chứng minh: ab 2c bc 2a ca 2b ab bc ca ab c bc a ca b c) Do a b c nên ta có ab 2c ab 2c ab 2c ab c a b c ab c a b ab xy Áp dụng bất đẳng thức ab 2c ab 2c a 2 b ab x y , x, y 2 2 2c a b 2ab a b c ab 2c a b ab a b2 c2 2 ab 2c ab c Tương tự 2 ab 2c ab 2c a 2 b ab bc 2a bc 2a 2 bc a ab 2c ab 2c 1 a b2 c2 ca 2b ca 2b 3 ca b Cộng vế theo vế bất đẳng thức (1), (2), (3) kết hợp a b c ta có bất đẳng thức cần chứng minh Dấu “=’’ abc ThuVienDeThi.com ... 19b a 4b a )(5b ab 19b a 19b a 4b a (1) 5b ab 3 19c b 4c b (2) 5c cb T¬ng tù 19a c 4a c (3) 5a ac 19b a 19c b 19a c 3(a b c) Céng vÕ... 20b 19b ab(a b) 20b ab(a b) 19b a b(20b ab a ) 19b a b(20b 5ab 4ab a ) 19b a b5b(4b a ) a (4b a ) 19b a b4b a )(5b a 19b a ... 2a 2 bc a ca 2b ca 2b 3 ca b Cộng vế theo vế bất đẳng thức (1), (2), (3) kết hợp a b c ta có bất đẳng thức cần chứng minh Dấu “=’’ abc x2 Câu 22: Cho số dương x,