Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 17 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
17
Dung lượng
579,69 KB
Nội dung
Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước GV Nguyễn Hữu Hiếu BẤT ĐẲNG THỨC CAUCHY-SCHWARZ Bất đẳng thức Cauchy - Schwarz Cho a, b, c, d �� a Cho a, b, c, m, n, p �� b c d � a.c b.d Dấu " " xảy và chỉ a b c d a a b2 c m2 n p � a.m b.n c p a b c m n p " " Dấu xảy và chỉ b c d �a.c b.d Dấu " " xảy và chỉ a b c d a a b c m n p �a.m b.n c p a b c m n p " " Dấu xảy và chỉ b c d �a.c b.d Dấu " " xảy và chỉ a b �0 c d a b2 c m n p �a.m b.n c p a b c �0 m n p " " Dấu xảy và chỉ Tổng quát: Cho 2n số ( n Z ,n 2): a1,a2, ,an ,b1,b2, ,bn ta có: a � Dấu “=’ xảy a22 L an2 b12 b22 L bn2 �(a1b1 a2b2 L an bn )2 a a1 a2 L n (quy � � � c ne� u bi � 0) b1 b2 bn Hệ quả: Cho a1 , a2 , , an là số thực bất kỳ, b1 , b2 , , bn là số thực dương Khi a a a2 an a12 a22 n � b1 b1 bn b1 b2 bn a a1 a2 n bn Dấu “=” xảy và chỉ b1 b1 BÀI TẬP RÈN LUYỆN Bài Chứng minh bất đẳng thức sau Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước GV Nguyễn Hữu Hiếu 16 x2 3y2 � a/ Nếu x y 2 b/ Nếu x y x y �5 49 x2 y2 � 25 c/ Nếu x y 2 d/ Nếu x 12 y x y �1 2 e/ Nếu 3x y 10 x y �4 2 f/ Nếu x y 10 x y �2 2 g/ Nếu 3a 4b 3a 4b �7 735 3a 5b2 � 47 h/ Nếu 2a 3b 2464 7a 11b2 � a b2 � 137 j/ Nếu a 2b i/ Nếu 3a 5b k/ Nếu 2a 3b 2a 3b �5 2 l/ x y 1 x y 5 � Bài Chứng minh bất đẳng thức sau 2 3x y �5 a/ Nếu x y c/ Nếu x y 2 x y � 2 x y �2 17 b/ Nếu x y y 2x � d/ Nếu 36 x 16 y 2 2 2 x u v y u v � e/ Nếu x y u v a 1 b f/ Nếu 2a 6b 20 �5 Bài Chứng minh bất đẳng thức sau a/ Nếu x � 1;3 A x x �10 b/ Nếu x � 1;5 B x x �10 c/ Nếu x � 2;1 C x x � d/ Nếu x � 4;13 D x 13 x �3 e/ Nếu x � 5;20 E x 20 a �13 f/ Nếu x � 9;20 F x 20 x �29 Bài Chứng minh bất đẳng thức sau a/ Nếu x, y , z và x y z x y z � a b c � a b c a , b , c �� b/ Nếu 2 2 c/ Nếu a b c a 3b 5c � 35 2 d/ Nếu a b c a 2b 5c �5 e/ Nếu a c và b c c a c c b c � ab Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước GV Nguyễn Hữu Hiếu 25 64 �49 a b 16 c 49 a b c f/ Nếu g/ Nếu a b c a b c �2 h/ Nếu a b c 12 a b c �3 i/ Nếu a b c a b b c c a �2 2 j/ Nếu a , b, c là ba số thực thay đổi thỏa a b c a b c �12 Bài Chứng minh bất đẳng thức sau a b2 � a/ Nếu a b �1 a b3 � b/ Nếu a b �1 a b4 � c/ Nếu a b �1 4 d/ Nếu a b a b �2 e/ Nếu a, b c �0 a b �1 � � a b3 � � �a b � f/ Nếu x y z x y �2 z a a 1 b b 1 c c 1 � a b c �4 g/ Nếu h/ Nếu �x, y , z � �x y z �1 x2 1 y z � 82 x y z 3 2 i/ Nếu a, b, c �0 a b c �a bc b ca c ab x y z �1 x , y , z y z z x x y j/ Nếu Bài Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của biểu thức sau x � 1;3 a/ A x x , với 2 �x �7 b/ B x x với x2 y2 1 2 C y x D x y 36 x 16 y 9 c/ với d/ với e/ E x x f/ F x x g/ G x x h/ H x x i/ I x x j/ J x x Bài Tìm GTLN và GTNN của biểu thức (nếu có) 2 a/ Cho x , y �� và x y Tìm GTLN và GTNN của biểu thức A x y 2 b/ Cho x , y �� và x y Tìm GTLN và GTNN của biểu thức B x y Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước GV Nguyễn Hữu Hiếu c/ Cho x , y �� và x y 10 Tìm GTLN và GTNN của biểu thức C x y 2 4 d/ Cho x, y , z �� và xy yz zx Tìm GTNN của biểu thức D x y z 2 e/ Cho x , y �� và x y Tìm GTLN của biểu thức E x y y x f/ Cho a �1 Tìm GTLN của biểu thức F a sin x a sin x g/ Cho x, y và x y Tìm GTNN của biểu thức G x 4y h/ Cho x, y , z và x y z Tìm GTLN của H x y z i/ Cho x � 2;2 Tìm GTLN và GTNN của biểu thức I x x (Đại học B – 2003) a b c a2 b2 c2 � Bài Cho ba số thực dương a, b, c Chứng minh: b c c a a b Bài Cho a, b, c là độ dài của ba cạnh ∆ABC a2 b2 c2 �a b c b c a c a b a b c Chứng minh rằng: Bài 10 a b c � Cho ba số a, b, c Chứng minh rằng: b c c a a b Bài 11 a3 b3 c3 a b2 c � Cho ba số thực a, b, c bất kỳ Chứng minh: b c c a a b a Bài 12 b c Cho ba số a, b, c Chứng minh: Bài 13 Cho a , b, c thỏa điều kiện a b c b c a c a b a2 b2 c2 �1 2 a b b c c a Chứng minh rằng: Bài 14 Cho x, y , z thỏa mãn x y z �3 Chứng minh rằng x2 y2 z2 � x yz y zx z xy Lời giải: � 4 a b c Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước GV Nguyễn Hữu Hiếu x y z x2 y2 z2 � x yz y zx z xy x y z xy yz zx x y z � x yz 1 Bài 15 HD: Đặt Bài 16 1 2 12 12 x y z �x, y , z � �xyz Cho x 12 12 xy yz zx x y z � x yz x yz � 2 1 � Chứng minh x xy y yz z zx 2 a b c ; y ;z b c a đưa về bài toán a b c �1 Cho a, b, c Chứng minh b 2c c 2a a 2b Lời giải a b c a2 b2 c2 b 2c c 2a a 2b a b 2c b c 2a c a 2b a b c a b c � � ab bc ca a b c 2 1 Dấu “=” xảy và chỉ a b c 2 Bài 17 Cho x, y , z thỏa mãn x y z Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức 1 P xy yz zx Bài 18 Cho a, b, c Chứng minh rằng a3 b3 c3 abc � 2 2 a ab b b bc c c ca a Lời giải a3 b3 c3 a4 b4 c4 a ab b b2 bc c c ca a a a ab b b b bc c c c ca a a b2 c a 2 b2 c a b2 c �3 a b3 c a b ab2 b2 c bc c a ca a b2 c a b c abc a � b2 c a b c a b c a b c a b c a b c � 1 1 1 a b c 2 2 2 2 Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước Bài 19 GV Nguyễn Hữu Hiếu Cho a, b, c là số dương thỏa : abc = Chứng minh rằng: 1 � a (b c) b ( c a ) c ( a b) Lời giải �1 1 � 1 � � 2 ab bc ca ab bc ca 33 a b c� � a b c � � a (b c) b( c a ) c( a b) ab bc ca ab bc ca 2 x2 y2 z2 � Chứng minh Bài 20 Cho x, y , z thỏa mãn 3 x y z � x y z y 3z x z x y 30 2 Bài 21 Cho a, b, c thỏa mãn a b c 3abc Chứng minh a b c 2 2 � 2 bc ca ab abc Lời giải 4 a b c a b c 2 2 2 2 2 bc ca ab abc bca cab 2 3abc abc a b c Bài 22 a � b2 c abc a b c abc �x, y , z.0 � 1 �1 1 P �x y z �1 2x y z x 2y z x y 2z Cho � , tìm GTLN của Lời giải 1 � 2x y z 1 2x y z 2x y z � � � 2x Ta có : bất đẳng thức tương tự nữa, cộng lại theo vế ta kết quả Cho a, b, c thỏa mãn abc Chứng minh b4 c4 � 2 a b a c b c b a c a c b Bài 23 a4 Lời giải y 1� � z� Xây dựng thêm Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước GV Nguyễn Hữu Hiếu a a4 b4 c4 a b a c b c b a c a c b 2 a b ac b b c ba c4 c a cb 2 � � �a b c � � a b c � �a b b c c a � �2 a b c � a b c 3 abc � � � � � � � 2 a b c 2 a b c 8 Bài 24 2 a b2 b2 c c a �a b c bc ca Cho a, b, c Chứng minh a b a b2 b c c a a2 b2 c2 b2 c2 a2 bc ca ab bc ca ab bc ca HD: a b Bài 25 Cho a, b, c Chứng minh a b c � a) b c c a a b a2 b2 c2 abc � b) b c c a a b a3 b3 c3 a b2 c � c) b c c a a b Bài 26 Cho a, b, c thỏa mãn a b c Chứng minh a b c �1 a) a 2bc b 2ca c 2ab 2a 2b 2c �1 b) 2a bc 2b ca 2c ab Lời giải a) a b c a b c a2 b2 c2 P � a 2bc b 2ca c 2ab a a 2bc b b 2ca c c 2ab a b c 6abc có ab bc ca a b c ab bc ca �9abc � ab bc ca �3abc � ab bc ca �6abc � a b c �a b c 6abc Vậy P �1 Dấu “=” xảy và chỉ a b c b) Ta cố gắng đổi chiều bất đẳng thức ! 2a 2b 2c 2a bc bc 2b ca ca 2c ab ab �1 � �2 2a bc 2b ca 2c ab 2a bc 2b ca 2c ab bc ca ab � �1 2a bc 2b ca 2c ab Ta có Ta Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước GV Nguyễn Hữu Hiếu bc ca ab bc ca ab 2a bc 2b ca 2c ab bc 2a bc ca 2b ca ab 2c ab ab bc ca � 2 6abc ab bc ca ab bc ca �1 ab bc ca 2 ab bc ca � 2 2 a b c abc ab bc ca Giả sử x và y là hai số dương và x y Tìm GTNN của Bài 27 (ĐH 2001) P x y 1 x 1 y Lời giải x y x y x y x2 y2 P � 1 x 1 y y x x y y x x yy x � x y x y xy xy 1 � �x y � xy 2� � �2 � Dấu “=” xảy và chỉ xy a Cho a, b, c Chứng minh bất đẳng thức Bài 28 a 8bc b b 8ca c c 8ab Lời giải a a 8bc b b 8ca a2 a a 8abc c c 8ab b2 b b3 8cab a2 a a 8bc c2 c c3 8cab b2 b b 8ca � c2 c c 8ab a b c a b c a b3 c 24abc Như ta cần chứng minh a b c a b c a b c 24abc �1 � a b c � a b c a b c 24abc � a b c �a b c 24abc � a b b c c a �8abc Bất đẳng thức cuối theo AM-GM Kết thúc chứng minh Bài 29 Lời giải Cho a, b, c Chứng minh P a b c � a 3b b 3c c 3a �1 Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước GV Nguyễn Hữu Hiếu a b c a2 b2 c2 � a a 3b b b 3c c c 3a a b c 3ab 3bc 3ca P a b c a b2 c ab bc ca ab bc ca 3 a b c � a b2 c ab bc ca a b2 c 3 a b c a b2 c ab bc ca 3 a b c a b c 3 � Cho a, b, c Chứng minh rằng a b c abc P � 2 2 a ab b b bc c c ca a a b2 c Bài 30 Lời giải a2 b2 c2 P a a ab b2 b b2 bc c2 c c2 ca a a b c �3 a b3 c ab a b bc b c ca c a Bài 31 a b c a b c a b2 c abc a b2 c Cho a, b, c là số dương thỏa : abc = Chứng minh rằng : P 1 � a (b c) b (c a) c ( a b) 2 Lời giải 1 Cách 1: Đặt x = a , y = b , z = c x, y, z > và xyz = x y z � BĐT cần chứng minh tương đương: y z z x x y ( BĐT Nesbit) �1 1 � (x y z) � �� � �y z z x x y � � �1 1 � ��9 �y z z x x z � ( y z ) ( z x) ( x y ) � � yz � � � BĐT BCS ta có :9 = (1 + + 1) = zx yz x y zx x y � � � � Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước GV Nguyễn Hữu Hiếu �1 1 � � ( y z ) ( z x) ( x y ) � � �y z z x x y � Dấu (=) xảy � x = y = z = � a = b = c = 2 1� � 1 �1 b+c + � + + �= � b c+a Cách 2: Ta có �a b c � �a b + c � c+a + a+ b� c a+b � � � 1 � �2 + + b + c + c + a + a + b � b (c + a) c (a + b) � �a (b + c) = 2(a + b + c).P 1� �1 1 � + + � Suy P ≥ a + b + c �a b c � 1 1� a+b+c �1 � + = � + �= a + b + c �ab bc ca � a + b + c abc Dấu (=) xảy a = b = c = Bài 32 a b c Cho a, b, c là số thực dương Chứng minh b c � 2 c a a b a b c Lời giải � a � b c a2 b2 c2 a b c a b c � 2 � 2 � b c c a a b � c a a b b c c a a b � � b c 2 b c � �a �3 � � � �� bc ca a b� � �� � 11 1 Bài 33 Cho a, b, c là số thực dương thỏa mãn abc Chứng minh a b3 c �a b c b c a c a b Lời giải Áp dụng BCS ta có a b2 c � a b c a b c a b3 c � a b2 c và Nhân hai BĐT theo vế ta a b c 3 a � a � b2 c a b c bc b ca c ab Mặt khác a b2 c a b b c c a 6 a b c b c a c a b �3 abc (a b)(b c )( c a ) �3 8abc suy Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước a a b3 c � bc b c a c a b GV Nguyễn Hữu Hiếu a bc b ca c a b a bc b ca c ab a bc b ca c ab � a b c b c a c a b Bài 34 Cho a, b, c là số dương thỏa : abc = Chứng minh rằng : P= 1 + + � a (b + c) b (c + a) c (a + b) 2 1 Cách 1: Đặt x = a , y = b , z = c x, y, z > và xyz = x y z � BĐT cần chứng minh tương đương: y z z x x y ( BĐT Nesbit) �1 1 � (x y z) � �� � �y z z x x y � � �1 1 � ��9 �y z z x x z � ( y z ) ( z x) ( x y ) � � yz � � BĐT BCS ta có :9 = (1 + + 1) = � zx yz x y zx x y � � � � �1 1 � � ( y z ) ( z x) ( x y ) � � �y z z x x y � Dấu (=) xảy � x = y = z = � a = b = c = 1� � 1 �1 b+c + � + + �= � b c+a Cách 2: Ta có �a b c � �a b + c � c+a + a+ b� c a+b � � � 1 � �2 + + b + c + c + a + a + b � b (c + a) c (a + b) � �a (b + c) = 2(a + b + c).P 1� �1 1 � + + � Suy P ≥ a + b + c �a b c � 1 1� a+b+c �1 � + = � + �= a + b + c �ab bc ca � a + b + c abc Dấu (=) xảy a = b = c = Bài 35 thức : Cho x, y, z là số dương thay đổi thỏa điều kiện xyz = Tìm GTNN của biểu Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước x (y + z) y (z + x) z (x + y) P= + + y y + 2z z z z + 2x x x x + 2y y GV Nguyễn Hữu Hiếu (TSĐH - Khối A - Năm 2007) Nhận xét y, z > : y + z �2 yz = � x (y + z) x (vì xyz = 1) x (y + z) 2x x � y y + 2z z y y + 2z z 2x x Xét hai bất đẳng thức tương tự nữa, ta thu � x x � y y z z P �2 � + + � �y y + 2z z z z + 2x x x x + 2y y � � � Đặt a = x x , b = y y , c = z z a, b, c > và abc = b c � � a P �2 � + + �= 2S b + 2c c + 2a a + 2b � � Khi : Ta có : a + b + c � a b c � = � a(b + 2c) + b(c + 2a) + c(a + 2b) � b + 2c c + 2a a + 2b � � b c � � a � a(b + 2c) + b(c + 2a) + c(a + 2b) � + + � c + 2a a + 2b � �b + 2c (a + b + c)2 ≤ 3(ab + bc + ca).S Suy S � a + b + c 3(ab + bc + ca) �1 Do : P ≥ Dấu (=) xảy a = b = c = x = y = z = Vậy : Pmin = x = y = z = Bài 36 Cho a, b, c > và thỏa : a + b + c + 9b c 2a + + + a2 2abc ≥ 10 Chứng minh rằng : 9c a 2b2 + + + b2 9a b 2c + + �6 c2 Lời giải Áp dụng bđt C - S, ta có + 18 + 24 9b c 2a 2 3b ca + + � + + = + 9b + ca a a a 9c a b2 + + � + 9c + ab , b b 24 9a c2 b + + � + 9a + bc c c Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước GV Nguyễn Hữu Hiếu 1� �1 24.(VT) �4 � + + �+ 9(a + b + c) + ab + bc + ca b c� �a Cộng bđt vế theo vế, suy : �4 � �4 � �4 � � � + a �+ � + b �+ � + c �+ (2a + bc) + (2b + ca) + (2c + ab) + 6(a + b + c) �a � �b � �c � �2 4 a + b + c + 2abc + 2abc + 2abc + 6(a + b + c) a b c = 12 + 6(a + b + c + 2abc) �12 + 6.10 = 72 Bài 37 Cho x, y, z > Tìm GTNN của biểu thức : P= (VT) 72 =6 24 3x 4y 5z + + y+z z+x x+y Lời giải � 3x � � 4y � � � 5z P= � + �+ � + �+ � + �- 12 � �x + y �y + z � �z + x � Ta có : �3 � = x + y + z � + + �- 12 z+x x+y� �y + z = x+y + y+x + z+x � � � � � � y+z� �+ � � � � � � � �z+x� �+ � � � �� � � �x+y� ��- 12 � �� � ( + + 5)2 - 12 Kết luận : MinP = Bài 38 Lời giải Cho ( + + 5) - 12 a , b, c � � a b c �1 � y+z z+x x+y = = 1 1 �30 2 ab bc ca Chứng minh rằng a b c Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước GV Nguyễn Hữu Hiếu 1 1 � � � 7� 1 � �2 � � 2 ab bc ca � �a b c � 3� 1 1 � � �� � a b c ab bc ca 2 ab bc ca � �a b c 1 1 � � �2 � a b2 c ab bc ca 2 ab bc ca � �a b c 2 2 � � � � � � � � �� � � � � � � � � �� 2 � � ab bc ca � � � � � � a b c � � � � � 2 � a b c � ab bc ca 2 2 � � � � 3 100 � 1 1 �30 2 a b c ab bc ca Bài 39 Cho �x, y , z � �x y z �1 x2 Chứng minh x2 y2 1 z �82 y z �x � �1 x �9 � 1� � � 2 �2 � x �� �x � x � � x x � � � � Định hướng Dấu “=” xảy và chỉ Lời giải 1� � 1 � 9� � � x �� 12 92 �x �� x � � �x � x� x � x 82 � x � Vậy ta có � � x2 1 1 � 9 9� 2 y z � x y z � x2 y2 z2 x y z� 82 � � � 1 � 9 81x 81 y 81z 80 x y z �� 6 813.9 80 82 � x y z 82 � � 82 Dấu “=” xảy và chỉ Bài 40 Cho xyz a , b, c � � abc ab bc ca � Chứng minh rằng b 2a c 2b2 a 2c � ab bc ac Định hướng giải b2 2a c 2b a 2c ab bc ac 2 2 2 2 a b b c c a Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước Đặt x GV Nguyễn Hữu Hiếu 1 ;y ;z a b c , ta phải chứng minh x2 y y2 2z2 z2 2x2 � ; x y z x y y Ta có tương tự ta có đpcm Cách khác x 2y �3 x y � x y � � 2 2 x y x 2y Lập thêm bất đẳng thức Dấu “=” xảy và chỉ �x 2y � �1 � � �x y � Ta có x 2 y �12 2 x x2 y y 2z z x2 � xyz y2 � x2 y � x 2y Suy x y z 3 Dấu “=” xảy và chỉ �abc3 Cho a, b, c chứng minh bất đẳng thức a b c �1 a a b a c b b a b c c c b c a Bài 41 Định hướng giải a Ta chứng minh a a b a c � a a b c a a a � � a b c a.a ab ac a ab ac a Ta có thêm bất đẳng thức tương tự nữa, cộng lại theo vế ta có đpcm a a c a b Bài 42 Cho a, b, c thỏa mãn a b c Chứng minh rằng �a b c � a b c � �� �b c a � a b c Lời giải Bất đẳng thức cho tương đương với Xây dựng Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước GV Nguyễn Hữu Hiếu �a b c � a b c a a b c b a b c c � �� bc ca ab �b c a � b c � �a b c � � a � � � � ��3 �b c a � �b c c a a b � ac ab bc � � b b c c c a a a b ac � abc b c ab bc abc c a abc a b 2 � Theo bất đẳng thức C-S ta có ac ab bc � ab bc ca abc b c abc c a abc a b 2abc a b c 2 ab bc ca ab bc ca � ab.bc ca.ab ab.bc ab bc ca 2 2 2 Dấu “=” xảy và chỉ abc Bài 43 Cho a, b, c Chứng minh rằng 2 a b b c c a �3 a b 2c b c 2a c a 2b2 Lời giải a b b c c a a2 b2 � a b c b c a c a 2b a c b c Bài 44 HD: Áp dụng: 1 � 2abc Cho a, b, c Chứng minh rằng a a b b b c c c a x y z � xy yz zx ta có: Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước GV Nguyễn Hữu Hiếu 1 1 � � � � � ��3 � � �a a b b b c c c a � �ab a b b c ca a b c a bc c a b c � � c b a � � � abc � a b b c ab ca ca bc � � � c2 b2 a2 � abc �c a b b c b a b c a a c a b c � � � � 2 � � c b a � � � abc �c a 2b c b 2a b c a 2c a b � � 2 � a b c a b c 6 � 2 abc ab bc ca a b c abc a b c ab bc ca a b c � abc a b c 2abc u “=” xảy và chỉ a b c 2 Dấ ... b b 24 9a c2 b + + � + 9a + bc c c Trường THPT Hùng Vương-Bình Phước GV Nguyễn Hữu Hiếu 1� �1 24.( VT) �4 � + + �+ 9(a + b + c) + ab + bc + ca b c� �a Cộng bđt vế theo vế, suy : �4 � �4 � �4