Tài liệu Sai lầm trong cực trị đại số

SAI LM TRONG CC TR I S A1 - DNG SAI LM TH NHT Trong bµi lµm cã sö dông nhiÒu B§T, nh−ng khi t×m ®iÒu kiÖn ®Ó biÓu thøc cÇn t×m ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt (hoÆc lín nhÊt) th× c¸c dÊu b»ng kh«ng ®ång thêi x¶y ra ®· kÕt luËn kÕt luËn biÓu thøc ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt (hoÆc lín nhÊt) hoÆc biÓu thøc kh«ng ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt (hoÆc lín nhÊt) 1 ≤ 1. T×m gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc y x y M = 32. + 2007. . y x Bµi 1: Cho x, y lµ hai sè d−¬ng tho¶ m·n x + Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ Tõ x, y > 0 ta cã x y + ≥ 2. y x 2  1 1 y 1 Tõ x, y > 0 vµ x + ≤ 1 ta cã 1 ≥  x +  ≥ 4 x. ⇒ ≥ 4. y y x y  x y x y y Do vËy M = 32. + 2007. = 32.  +  + 1975. ≥ 32.2 + 1975.4 = 7964 . y x y x x   DÊu “=” x¶y ra ⇔ x = y . VËy gi¸ trÞ nhá nhÊt cña M lµ 7964, gi¸ trÞ nµy ®¹t ®−îc khi x = y. Bình luận Nh−ng!... x = y th× M = 2039. VËy sai lÇm ë ®©u? Giải ñáp Lêi gi¶i sai ë chç víi x, y > 0 th× DÊu “=” x¶y ra ⇔ x = y, cßn x y + ≥ 2. y x y ≥ 4, DÊu “=” x¶y ra ⇔ y = 4x. x MÆt kh¸c cã thÓ thÊy x = y th× m©u thuÉn víi gi¶ thiÕt x + 1 ≤ 1. y Nh− vËy nguyªn nh©n cña sai lÇm trong lêi gi¶i trªn lµ trong mét bµi to¸n mµ sö dông nhiÒu bÊt ®¼ng thøc ®Ó t×m cùc trÞ nh−ng c¸c dÊu “=” kh«ng ®ång thêi x¶y ra . Lời giải ñúng GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN 2  1 1 y Tõ gi¶ thiÕt ta cã 1 ≥  x +  ≥ 4 x. ⇒ ≥ 4. y y x  ¸p dông bÊt ®¼ng thøc C«si cho hai sè kh«ng ©m ta cã x y  x y y x y M = 32. + 2007. =  32. + 2.  + 2005. ≥ 2. 32. .2. + 2005.4 = 8036 . y x  y x x y x 1 2 DÊu “=” x¶y ra ⇔ x = ; y = 2 . 1 2 VËy gi¸ trÞ nhá nhÊt cña M lµ 8036, gi¸ trÞ nµy ®¹t ®−îc khi x = ; y = 2 . Bµi 2: T×m gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc A = 2 x + 3 y biÕt 2 x 2 + 3 y 2 ≤ 5 . Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ Gäi B = 2 x 2 + 3 y 2 , ta cã B ≤ 5.  1 2  1 2 XÐt A + B = 2 x + 3 y + 2 x 2 + 3 y 2 = 2 ( x 2 + x ) + 3 ( y 2 + y ) = 2  x +  + 3  y +  − ≥ − 2 2 4 4   Ta l¹i cã B ≤ 5 nªn − B ≥ −5 5 (1) (2) Céng (1) víi (2) ta ®−îc A ≥ − Min A = − 5 25 . 4 25 1 ⇔x= y=− . 4 2 Bình luận 1 2 5 2 Nh−ng víi x = y = − ⇒ A = − , vËy sai lÇm ë ®©u? Giải ñáp 1 2 Sai lÇm ë chç víi x = y = − , chØ x¶y ra dÊu “=” ë (1), cßn dÊu “=” ë (2) kh«ng x¶y ra. 1 2 ThËt vËy víi x = y = − th× B = 5 ≠ 5 . Do ®ã − B ≠ −5 . 4 Lời giải ñúng ¸p dông B§T Bunhiacèpxki ta cã: A2 = ( 2. 2 x + 3. 3 x A2 = 25 ⇔ ) 2 ( ) ≤ ( 2 + 3) 2 x 2 + 3 y 2 ≤ 5.5 = 25 x 2 y 3 = ⇔x= y 2 3 Do A2 ≤ 25 nªn −5 ≤ A ≤ 5 . GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN x = y ⇔ x = y = −1.  2 x + 3 y = −5 Min A = −5 ⇔  x = y ⇔ x = y = 1. 2 x + 3 y = 5 Max A = 5 ⇔  Bµi 3: T×m gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc F ( x, y ) = ( x + y ) + ( x + 1) + ( y − x ) . 2 2 2 Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ Ta thÊy ( x + y ) ; ( x + 1) ; ( y − x ) kh«ng ®ång thêi b»ng 0 nªn F ( x, y ) > 0. 2 2 2 F ( x, y ) ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt khi vµ chØ khi a = ( x + 1) vµ b = ( x + y ) + ( y − x ) ®ång thêi ®¹t gi¸ trÞ nhá 2 2 2 nhÊt. a = ( x + 1) ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt b»ng 0 khi x = -1. 2 Khi ®ã b = ( x + y ) + ( y − x ) = 2 y 2 + 2, nªn b ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt b»ng 2 khi y = 0. 2 2  x = −1 . y = 0 VËy gi¸ trÞ nhá nhÊt cña F ( x, y ) lµ 2 khi  Bình luận Ph¶i ch¨ng lêi gi¶i trªn lµ ®óng? Giải ñáp Lêi gi¶i m¾c sai lÇm ë b−íc lËp luËn: F ( x, y ) ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt khi vµ chØ khi a = ( x + 1) vµ 2 b = ( x + y ) + ( y − x ) ®ång thêi ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt. LËp luËn nµy chØ ®óng khi c¸c gi¸ trÞ nhá nhÊt ®ã 2 2 ®¹t ®−îc t¹i cïng mét gi¸ trÞ cña c¸c biÕn. Râ rµng ë ®©y a ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt khi x = -1, cßn b ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt khi x + y = x – y = 0, tøc lµ khi x = y = 0. Lời giải ñúng 2 1 2 2 BiÕn ®æi F ( x, y ) = 3 x + 2 x + 1 + 2 y = 3  x +  + + 2 y 2 ≥ . 3 3 3  2 2 1 3 §¼ng thøc x¶y ra ⇔ x = − , y = 0. VËy gi¸ trÞ nhá nhÊt cña F ( x, y ) lµ 2 1 , gi¸ trÞ nµy ®¹t ®−îc khi x = − , y = 0. 3 3 Bµi 4: T×m gi¸ trÞ lín nhÊt cña biÓu thøc D = −5 x 2 − 2 xy − 2 y 2 + 14 x + 10 y − 1 . Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ Ta cã D = −5 x 2 − 2 xy − 2 y 2 + 14 x + 10 y − 1 = − ( x 2 + 2 xy + y 2 ) − ( 4 x 2 − 14 x ) − ( y 2 − 10 y ) − 1 GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN 2 7 145 2 2  = − ( x + y ) −  2 x −  − ( y − 5) + 2 4  x + y = 0 x = − y   145 7 7   Suy ra D ≤ . DÊu “=” x¶y ra khi vµ chØ khi 2 x − = 0 ⇔  x = 4 2 4    y − 5 = 0  y = 5 HÖ trªn v« nghiÖm nªn D kh«ng tån t¹i gi¸ trÞ lín nhÊt Bình luận B¹n cã ®ång ý víi kÕt luËn trªn cña bµi to¸n kh«ng? Lêi gi¶i ®· thuyÕt phôc ch−a? Giải ñáp 2 Tõ biÕn ®æi ®Õn D = − ( x + y ) −  2 x −  − ( y − 5 ) + th× míi chØ suy ra D ≤ , cßn viÖc kÕt luËn 4 2 4  7 2 2 145 145 gi¸ trÞ lín nhÊt cña D kh«ng tån t¹i lµ ch−a chÝnh x¸c, kh«ng cã c¨n cø x¸c ®¸ng. Lời giải ñúng C¸ch 1: Ta cã D = − ( x 2 + y 2 − 6 x − 6 y + 2 xy + 9 ) − ( 4 x 2 − 8 x + 4 ) − ( y 2 − 4 y + 4 ) + 16 = − ( x + y − 3) − 4 ( x − 1) − ( y − 2 ) + 16 2 2 2 x + y − 3 = 0 x = 1  Suy ra D ≤ 16 . DÊu “=” x¶y ra khi vµ chØ khi  x − 1 = 0 ⇔ y = 2 y − 2 = 0  VËy Max D = 16, gi¸ trÞ nµy ®¹t ®−îc khi vµ chØ khi x = 1 vµ y = 2. Lêi gi¶i trªn tuy ®óng song cã vÎ thiÕu “tù nhiªn”, c¸ch 2 sau ®©y sÏ mang tÝnh thuyÕt phôc h¬n. C¸ch 2: BiÓu thøc tæng qu¸t d¹ng P( x, y ) = ax 2 + bxy + cy 2 + dx + ey + h (a, b, c ≠ 0) C¸ch gi¶i: BiÕn ®æi P( x, y ) vÒ mét trong hai d¹ng sau: D¹ng 1: P( x, y ) = m.F 2 ( x, y ) + n.H 2 ( x) + g (1) D¹ng 2: P( x, y ) = m.F 2 ( x, y ) + n.K 2 ( y ) + g (2) Trong ®ã H ( x), K ( y ) lµ biÓu thøc bËc nhÊt ®èi víi biÕn cña chóng, cßn F ( x, y ) lµ biÓu thøc bËc nhÊt ®èi víi c¶ hai biÕn x vµ y.
NÕu m > 0, n > 0 th× ta cã max P ( x, y ) = g .  F ( x, y ) = 0  F ( x, y ) = 0 hoÆc  .  H ( x) = 0  K ( y) = 0 Gi¸ trÞ nµy ®¹t ®−îc khi vµ chØ khi  GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN
NÕu m < 0, n < 0 th× ta cã min P( x, y ) = g .  F ( x, y ) = 0  F ( x, y ) = 0 hoÆc  .  H ( x) = 0  K ( y) = 0 Gi¸ trÞ nµy ®¹t ®−îc khi vµ chØ khi  §Ó biÕn ®æi ®−îc nh− vËy, ta coi mét biÕn lµ biÕn chÝnh råi t×m c¸ch biÕn ®æi ®Ò ¸p dông c¸c h»ng ®¼ng thøc a2 + 2ab + b 2 = ( a + b ) 2 , a2 − 2ab + b 2 = ( a − b ) 2 ë ®©y ta chän biÕn y lµ biÕn chÝnh Cô thÓ: Ta cã D = −5 x 2 − 2 xy − 2 y 2 + 14 x + 10 y − 1 2 2  2 x − 5)  ( x − 5) ( = −2.  y + ( x − 5 ) y + − 5 x 2 + 14 x − 1 + 4 2   x − 5  9 ( x − 1)  = −2  y + + 16 ≤ 16  − 2  2  2 2 x −5  =0 x = 1 y + ⇔ Suy ra D ≤ 16 . DÊu “=” x¶y ra khi vµ chØ khi  2 y = 2  x − 1 = 0 VËy Max D = 16, gi¸ trÞ nµy ®¹t ®−îc khi vµ chØ khi x = 1 vµ y = 2. A2 - DNG SAI LM TH HAI Kh«ng x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn x¶y ra dÊu b»ng trong B§T f ≥ m (hay f ≤ m ), hoÆc ®iÒu kiÖn x¶y ra dÊu b»ng kh«ng tho¶ m·n gi¶ thiÕt. Bµi 5: Cho x, y, z tho¶ m·n x 2 + y 2 + z 2 ≤ 27 . T×m gi¸ trÞ lín nhÊt cña biÓu thøc P = x + y + z + xy + yz + zx. Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ Víi mäi x, y, z ta cã: ( x − y ) ≥ 0; ( y − z ) ≥ 0; ( z − x ) ≥ 0 2 2 2 Suy ra x 2 + y 2 ≥ 2 xy; y 2 + z 2 ≥ 2 yz; z 2 + x 2 ≥ 2 zx ⇒ 2 ( x 2 + y 2 + z 2 ) ≥ 2 ( xy + yz + zx ) ⇒ 27 ≥ xy + yz + zx. (1) MÆt kh¸c ( x − 1) ≥ 0; 2 ( y − 1) 2 ≥ 0; ( z − 1) 2 ≥0 Suy ra x 2 + 1 ≥ 2 x; y 2 + 1 ≥ 2 y; z 2 + 1 ≥ 2 z ⇒ ( x 2 + y 2 + z 2 ) + 3 ≥ 2 ( x + y + z ) ⇒ 15 ≥ x + y + z (2) Céng theo tõng vÕ cña (1) vµ (2) suy ra P ≤ 42 . VËy gi¸ trÞ lín nhÊt cña P lµ 42 Bình luận Bµi lµm kh¸ “®Ñp”, nh−ng kÕt qu¶ l¹i sai? Theo b¹n lêi gi¶i sai ë ®©u? Kh¾c phôc nh− thÕ nµo? GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN Giải ñáp Lêi gi¶i nµy ®· quªn mét b−íc v« cïng quan träng cña mét bµi to¸n cùc trÞ khi sö dông B§T, ®ã lµ x¸c ®Þnh ®iÒu kiÖn x¶y ra ®¼ng thøc. x = y = z = 3  Ta thÊy P = 42 ⇔ (1) vµ (2) ®ång thêi trë thµnh ®¼ng thøc ⇔  x 2 + y 2 + z 2 = 27 x = y = z = 1  HÖ trªn v« nghiÖm nªn B§T P ≤ 42 kh«ng thÓ trë thµnh ®¼ng thøc. Lời giải ñúng XÐt hiÖu 3 ( x 2 + y 2 + z 2 ) − ( x + y + z ) = 2 ( x 2 + y 2 + z 2 ) − 2 ( xy + yz + zx ) 2 = ( x − y) + ( y − z ) + ( z − x) ≥ 0 2 2 2 (*) . Tõ (*) suy ra: ( x + y + z) 2 ≤ 3 ( x 2 + y 2 + z 2 ) ≤ 3.27 ⇒ x + y + z ≤ 9 (®¼ng thøc x¶y ra ⇔ x = y = z = 3). (1) Còng tõ (*) suy ra 2( xy + yz + zx) ≤ 2( x 2 + y 2 + z 2 ) ⇒ xy + yz + zx ≤ x 2 + y 2 + z 2 ≤ 27 (2) Tõ (1) vµ (2) suy ra: x + y + z + xy + yz + zx ≤ 36 §¼ng thøc x¶y ra ⇔ x = y = z = 3. VËy P ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt lµ 36, gi¸ trÞ nµy ®¹t ®−îc ⇔ x = y = z = 3. Bµi 6: T×m gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc A = x + x . Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ 2 1 1  1 1 1 1  Ta cã A = x + x =  x + x +  − =  x +  − ≥ − . VËy min A = − . 4 4  2 4 4 4  Bình luận Lêi gi¶i rÊt “hån nhiªn” vµ “ng¾n gän” nh−ng lËp luËn ®· chÆt chÏ ch−a? KÕt qu¶ cã chÝnh x¸c kh«ng? Theo b¹n “kÏ hë” ë chç nµo? Giải ñáp 1 4 1 4 Sau khi chøng minh A ≥ − , ch−a chØ ra tr−êng hîp x¶y ra A ≥ − , . X¶y ra dÊu ®¼ng thøc ⇔ 1 x =− , 2 v« lÝ. Lời giải ñúng §Ó tån t¹i x ph¶i cã x ≥ 0 . Do ®ã A = x + x ≥ 0 . Min A = 0 ⇔ x = 0. Bµi 7: T×m GTNN cña biÓu thøc A = GIA SƯ ðỨC KHÁNH ( x + a )( x + b ) , víi x 0975.120.189 x > 0 , a vµ b lµ c¸c h»ng sè d−¬ng cho tr−íc. 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ Ta cã x + a ≥ 2 ax (1) x + b ≥ 2 bx (2) Do ®ã A = ( x + a )( x + b ) ≥ 2 x ax .2 bx = 4 ab x Min A = 4 ab ⇔ x = a = b. Bình luận Lêi gi¶i “thuyÕt phôc” ®Êy chø, cã cÇn ph¶i gi¶i l¹i kh«ng? Giải ñáp ChØ x¶y ra A = 4 ab khi ë (1) vµ (2) x¶y ra dÊu ®¼ng thøc, tøc lµ x = a vµ x = b. Nh− vËy ®ßi hái ph¶i cã a = b. NÕu a ≠ b th× kh«ng cã ®−îc A = 4 ab . Lời giải ñúng Ta thùc hiÖn phÐp nh©n vµ t¸ch ra c¸c h»ng sè: A= ( x + a )( x + b ) = x 2 + ax + bx + ab =  x + ab  + x Ta cã x + Min A = (   x  x  ( a + b). ab ≥ 2 ab (B§T C«si) nªn A ≥ 2 ab + a + b = x a+ b ) 2 ( a+ b ) 2 ab  x = ⇔  x ⇔ x = ab .  x > 0 Bµi 8: Cho a, b, c lµ c¸c sè d−¬ng, h·y t×m gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc P =  1 +  a  b  c  1 + 1 +  . 5b  5c  5a  Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ Do a, b, c lµ c¸c sè d−¬ng nªn ¸p dông bÊt ®¼ng thøc C«si ta cã: 1+ a a ≥2 5b 5b (1); 1+ b b ≥2 5c 5c (2); 1+ c c ≥2 5a 5a (3) Nh©n tõng vÕ cña ba bÊt ®¼ng thøc cïng chiÒu vµ c¸c vÕ ®Òu d−¬ng ta ®−îc P ≥ 8 Do ®ã P nhá nhÊt b»ng a b c 8 5 . . . = 5b 5c 5a 25 8 5 . 25 Bình luận C¸c b¹n cã ®ång t×nh víi c¸ch gi¶i nµy kh«ng? Giải ñáp GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN §Ó ý kh«ng tån t¹i a, b, c ®Ó P = 8 5 . §©y lµ sai lÇm th−êng m¾c khi dïng bÊt ®¼ng thøc ®Ó t×m gi¸ trÞ 25 lín nhÊt, gi¸ trÞ nhá nhÊt cña mét biÓu thøc. Mét nguyªn nh©n s©u xa h¬n nhiÒu lµ b¹n ®äc kh«ng hiÓu ®óng nghÜa cña dÊu “≥” vµ dÊu “≤”. Kh«ng ph¶i khi nµo viÕt “≥” còng cã thÓ x¶y ra dÊu “=”. VÝ dô ta viÕt 10 ≥ 2 lµ ®óng nh−ng kh«ng thÓ cã 10 = 2. Lời giải ñúng   a   b   c   1a c b 1 a  b c 1 BiÕn ®æi P =  1 +  1 +  1 +  = 1 +  + +  +  + +  + (1) 5b 5c 5a 5 b c a 25 c a b 125    Do a, b, c lµ c¸c sè d−¬ng nªn ¸p dông bÊt ®¼ng thøc C«si ta cã : a b c a b c + + ≥3 . . =3 b c a b c a a b c a b c + + ≥3 . . =3 c a b c a b (2) 1 5 Tõ (1), (2), (3) ta cã P ≥ 1 + .3 + (3) 1 1 216 .3 + = . 25 125 125 DÊu ®¼ng thøc x¶y ra khi vµ chØ khi c¸c dÊu ®¼ng thøc ë (2) vµ (3) ®ång thêi x¶y ra, tøc lµ a = b = c. VËy Min P = 216 , gi¸ trÞ nµy ®¹t ®−îc khi vµ chØ khi a = b = c > 0. 125 Bµi 9: Cho a, b lµ hai sè d−¬ng vµ x, y, z lµ c¸c sè d−¬ng tuú ý. T×m gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc M= x2 y2 + + z2 ( ay + bz )( az + by ) ( az + bx )( ax + bz ) ( ax + by )( ay + bx ) . Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ DÔ thÊy ( ay + bz ) ≤ ( a 2 + b 2 )( y 2 + z 2 ) vµ ( az + by ) ≤ ( a 2 + b 2 )( z 2 + y 2 ) 2 VËy x2 ( ay + bz )( az + by ) T−¬ng tù ta cã 2 ≥ (a x2 2 + b 2 )( y 2 + z 2 ) y2 ( az + bx )( ax + bz ) z2 ( ax + by )( ay + bx ) Do ®ã M ≥ GIA SƯ ≥ (a x2 2 (a + b 2 )( z 2 + x 2 ) z2 2 + b 2 )( x 2 + y 2 ) . 1  x2 y2 z2  + +  . a 2 + b2  y 2 + z 2 z 2 + x 2 x 2 + y 2  MÆt kh¸c chøng minh ®−îc Suy ra M ≥ ≥ x2 y2 z2 3 + + ≥ 2 2 2 2 2 2 y +z z +x x +y 2 3 . DÊu “=” x¶y ra khi vµ chØ khi x = y = z. 2 ( a + b2 ) 2 ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN VËy gi¸ trÞ nhá nhÊt cña M lµ 3 , gi¸ trÞ nµy ®¹t ®−îc khi vµ chØ khi x = y = z. 2 ( a + b2 ) 2 Bình luận C¸ch gi¶i trªn ph¶i ch¨ng lµ … ®óng! B¹n gi¶i bµi to¸n nµy nh− thÕ nµo? Giải ñáp Lêi gi¶i ®· sö dông kh¸ nhiÒu bÊt ®¼ng thøc nh−ng b¹n häc sinh nµy chØ xÐt dÊu ®¼ng thøc x¶y ra ë bÊt ®¼ng thøc x2 y2 z2 3 + + ≥ mµ kh«ng xÐt dÊu ®¼ng thøc x¶y ra ë c¸c bÊt ®¼ng thøc cßn l¹i. 2 2 2 2 2 2 y +z z +x x +y 2 Theo ®ã ®¼ng thøc M = 3 x¶y ra khi vµ chØ khi x = y = z vµ a = b. Nh−ng theo gi¶ thiÕt a, b lµ 2 ( a + b2 ) 2 hai sè d−¬ng tuú ý, nªn víi a ≠ b th× M > 3 . 2 ( a + b2 ) 2 Lời giải ñúng Ta cã ( ay + bz )( az + by ) Suy ra x2 ( ay + bz + az + by ) ≤ 2 4 2x2 ≥ ( ay + bz )( az + by ) ( a + b )2 ( y 2 + z 2 ) T−¬ng tù ta còng cã (a + b) ( y + z ) = 2 4 y2 ≥ 2 y2 2 (y 2 + z2 ) 2 z2 ≥ 2z2 ( az + bx )( ax + bz ) ( a + b )2 ( x 2 + z 2 ) .  x2 y2 z2  + + . 2  ( a + b )  y 2 + z 2 z2 + x2 x2 + y2  2 MÆt kh¸c theo bÊt ®¼ng thøc Na-s¬-bit th× suy ra M ≥ ≤ ( a + b) . ( ax + by )( ay + bx ) ( a + b )2 ( y 2 + x 2 ) Do ®ã M ≥ 2 3 ( a + b) VËy min M = 2 x2 y2 z2 3 + + ≥ , 2 2 2 2 2 2 y +z z +x x +y 2 . §¼ng thøc x¶y ra khi vµ chØ khi x = y = z . 3 ( a + b) 2 khi vµ chØ khi x = y = z . Bµi 10: T×m gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc P = 2 x 2 + 5 y 2 + 4 xy − 4 x − 8 y + 6 Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ Ta cã P = ( x 2 + 4 y 2 + 1 + 4 xy − 2 x − 4 y ) + ( x 2 − 2 x + 1) + ( y 2 − 4 y + 4 ) GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN P = ( x + 2 y − 1) + ( x − 1) + ( y − 2 ) 2 Do ( x + 2 y − 1) ≥ 0, 2 2 ( x − 1) 2 ≥ 0, 2 ( y − 2) 2 ≥ 0 nªn P = ( x + 2 y − 1) + ( x − 1) + ( y − 2 ) ≥ 0 . 2 2 2 VËy gi¸ trÞ nhá nhÊt cña P b»ng 0 . Bình luận Lêi gi¶i “qu¸ gän”, b¹n cã ý kiÕn g× kh«ng? Giải ñáp Kh¼ng ®Þnh P ≥ 0 lµ ®óng nh−ng … ch¼ng ®−îc g×, bëi v× kh«ng cã gi¸ trÞ nµo cña x, y ®Ó dÊu “=” x¶y ra. Sai lÇm ë lêi gi¶i trªn xuÊt ph¸t tõ viÖc ng−êi gi¶i ®· kh«ng thùc hiÖn b−íc 2 khi t×m gi¸ trÞ lín nhÊt (hoÆc nhá nhÊt) cña biÓu thøc ta ph¶i tr¶ lêi c©u hái “dÊu b»ng x¶y ra khi nµo?” Lời giải ñúng Coi x lµ biÕn chÝnh ®Ó biÕn ®æi nh− sau: 2 2 P = 2 x 2 + 5 y 2 + 4 xy − 4 x − 8 y + 6 = 2  x 2 + 2 x ( y − 1) + ( y − 1)  − 2 ( y − 1) + 5 y 2 − 8 y + 6   2 4 4 2 2  P = ( x + y − 1) + 3 y 2 − 4 y + 4 = ( x + y − 1) + 3  y 2 − 2 y. +  − + 4 3 9 3  2 2 8  P = ( x + y − 1) + 3  y −  + 3 3  2   2 2 NhËn thÊy ( x + y − 1) ≥ 0, 3  y −  ≥ 0 nªn 3 2  2 2 8 8  P = ( x + y − 1) + 3  y −  + ≥ víi mäi x, y . 3 3 3  2 1  ( x + y − 1) 2 = 0 x= x + y −1 = 0     3 2 DÊu ®¼ng thøc x¶y ra khi vµ chØ khi   ⇔ ⇔ 2 2 3  y −  = 0  y − 3 = 0 y = 2 3     3 1 2 8 VËy Min P = . Gi¸ trÞ nµy ®¹t ®−îc khi ( x , y ) =  ,  3 3 3   A3 - DNG SAI LM TH BA GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN BÊt ®¼ng thøc f ( x ) ≥ a kh«ng x¶y ra ®¼ng thøc øng víi mét gi¸ trÞ x = x0 nµo ®ã (x (x0 tho¶ m·n ®iÒu kiÖn cña bµi to¸n) ®· kÕt luËn biÓu thøc f ( x ) ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt b»ng a hoÆc biÓu thøc f ( x ) kh«ng ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt. Bµi 11: T×m gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc P = 28 + 3 x − x 2 + 5 + 4 x − x 2 . Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ §iÒu kiÖn cña x ®Ó biÓu thøc P cã nghÜa lµ 2 −4 ≤ x ≤ 7 28 + 3 x − x ≥ 0 ( 4 + x )( 7 − x ) ≥ 0 ⇔ ⇔ ⇔ − 1 ≤ x ≤ 5.   2 5 + 4 x − x ≥ 0 −1 ≤ x ≤ 5 (1 + x )( 5 − x ) ≥ 0 NhËn xÐt: Víi −1 ≤ x ≤ 5 ta cã 5 + 4 x − x 2 = (1 + x )( 5 − x ) ≥ 0 , suy ra 28 + 3 x − x 2 = ( 4 + x )( 7 − x ) > 0 , suy ra 5 + 4 x − x 2 ≥ 0. 28 + 3 x − x 2 > 0. Do ®ã, víi −1 ≤ x ≤ 5 th× P = 28 + 3 x − x 2 + 5 + 4 x − x 2 > 0, nªn P kh«ng cã gi¸ trÞ nhá nhÊt. Bình luận KÕt luËn cña lêi gi¶i sai vÒ mÆt l«gic, t−¬ng tù nh− tr−êng hîp Q = x 2 + 1 > 0 víi mäi x nh−ng Q vÉn ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt b»ng 1 khi x = 0. Lời giải ñúng §iÒu kiÖn cña x ®Ó P cã nghÜa lµ −1 ≤ x ≤ 5 . Khi ®ã ta cã P = 23 − x + (1 + x )( 5 − x ) + (1 + x )( 5 − x ) ≥ 23 − x ≥ 23 − 5 = 3 2 . §¼ng thøc x¶y ra khi vµ chØ khi x = 5. VËy min P = 3 2 khi vµ chØ khi x = 5. Bµi 12: T×m m ®Ó ph−¬ng tr×nh x 2 + ( m + 1) x + 1 = 0 cã tæng b×nh ph−¬ng c¸c nghiÖm ®¹t GTNN. Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ m ≥ 1 (*) .  m ≤ −3 §iÒu kiÖn ®Ó ph−¬ng tr×nh cã nghiÖm lµ: ∆ ≥ 0 ⇔ ( m + 1) − 4 ≥ 0 ⇔ ( m + 3)( m − 1) ≥ 0 ⇔  2 Khi ®ã tæng b×nh ph−¬ng c¸c nghiÖm lµ: x12 + x22 = ( x1 + x2 ) − 2 x1 x2 = ( m + 1) − 2 (Theo ®Þnh lÝ ViÐt). 2 2 Ta cã ( m + 1) − 2 ≥ −2 nªn tæng b×nh ph−¬ng c¸c nghiÖm ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt lµ -2 khi vµ chØ khi 2 m + 1 = 0 ⇔ m = −1. Gi¸ trÞ m = -1 kh«ng tho¶ m·n ®iÒu kiÖn (*) nªn kh«ng tån t¹i gi¸ trÞ cña m ®Ó tæng b×nh ph−¬ng c¸c nghiÖm ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt. GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN Bình luận MÊu chèt cña sai lÇm trong lêi gi¶i nµy ë chç em häc sinh ch−a n¾m v÷ng kh¸i niÖm gi¸ trÞ nhá nhÊt cña mét biÓu thøc. Chóng ta cÇn l−u ý r»ng: NÕu bÊt ®¼ng thøc f ( x ) ≥ a kh«ng x¶y ra ®¼ng thøc øng víi mét gi¸ trÞ x = x0 nµo ®ã (x0 tho¶ m·n ®iÒu kiÖn cña bµi to¸n) th× kh«ng thÓ kÕt luËn ®−îc biÓu thøc f ( x ) ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt b»ng a hoÆc biÓu thøc f ( x ) kh«ng ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt. Lời giải ñúng m ≥ 1 (*) .  m ≤ −3 §iÒu kiÖn ®Ó ph−¬ng tr×nh cã nghiÖm lµ: ∆ ≥ 0 ⇔ ( m + 1) − 4 ≥ 0 ⇔ ( m + 3)( m − 1) ≥ 0 ⇔  2 Khi ®ã tæng b×nh ph−¬ng c¸c nghiÖm lµ : x12 + x22 = ( x1 + x2 ) − 2 x1 x2 = ( m + 1) − 2 = ( m + 1) − 4  + 2 ≥ 2.   2 2 2 m = 1 (tho¶ m·n (*).  m = −3 §¼ng thøc x¶y ra ⇔ ( m + 1) − 4 = 0 ⇔  2 VËy tæng b×nh ph−¬ng c¸c nghiÖm ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt b»ng 2 khi vµ chØ khi m = 1 hoÆc m = -3. Bµi 13: T×m gi¸ trÞ lín nhÊt cña biÓu thøc A = 1 . x − 6 x + 10 2 Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ 1 cã tö kh«ng ®æi nªn A cã gi¸ trÞ lín nhÊt khi mÉu nhá nhÊt. x − 6 x + 10 Ph©n thøc 2 Ta cã: x 2 − 6 x + 10 = ( x − 3) + 1 ≥ 1. 2 ( ) M in x 2 − 6 x + 10 = 1 ⇔ x = 3. VËy max A = 1 ⇔ x = 3. Bình luận Lêi gi¶i cã vÎ kh¸ “tr¬n”, nh−ng nÕu ®i thi mµ lµm vËy th× “tr−ît”. T¹i sao vËy? Giải ñáp Tuy ®¸p sè kh«ng sai nh−ng lËp luËn l¹i sai khi kh¼ng ®Þnh “A cã tö sè kh«ng ®æi nªn A cã gi¸ trÞ lín nhÊt khi mÉu nhá nhÊt” mµ ch−a ®−a ra nhËn xÐt tö vµ mÉu lµ c¸c sè d−¬ng. VÝ dô nh−: XÐt biÓu thøc B = 1 1 . Víi lËp luËn nh− trªn “Ph©n thøc 2 cã tö kh«ng ®æi nªn cã x − 10 x − 10 2 gi¸ trÞ lín nhÊt khi mÉu nhá nhÊt”, do mÉu nhá nhÊt b»ng -10 khi x = 0, ta sÏ ®i ®Õn kÕt luËn max B = −1 −1 kh«ng ph¶i lµ gi¸ trÞ lín nhÊt cña B, ch¼ng h¹n víi x = ⇔ x = 0 . §iÒu nµy kh«ng ®óng v× 10 10 5 th× B = 1 −1 . > 15 10 GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN M¾c sai lÇm trªn lµ do ng−êi lµm kh«ng n¾m v÷ng tÝnh chÊt cña bÊt ®¼ng thøc, ®· m¸y mãc ¸p dông quy t¾c so s¸nh hai ph©n sè cã tö vµ mÉu lµ c¸c sè tù nhiªn sang hai ph©n sè cã tö vµ mÉu lµ c¸c bÊt k×. Lời giải ñúng Bæ xung thªm nhËn xÐt x 2 − 6 x + 10 = ( x − 3) + 1 > 0 nªn ph©n thøc 2 d−¬ng, do ®ã A lín nhÊt khi vµ chØ khi 1 cã tö vµ mÉu ®Òu lµ sè x − 6 x + 10 2 1 nhá nhÊt ⇔ x 2 − 6 x + 10 nhá nhÊt. Lµm tiÕp nh− trªn ra kÕt A qu¶. Bµi 14: T×m x ®Ó biÓu thøc P = 1 ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt x + 2x − 3 2 Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ §iÒu kiÖn x ≠ 1 ; x ≠ −3 . Ta cã P = 1 ( x + 1) 2 −4 . §Ó biÓu thøc P ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt th× ( x + 1) − 4 ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt. §iÒu nµy x¶y ra khi ( x + 1) = 0 2 hay x = −1 . Khi ®ã gi¸ trÞ lín nhÊt cña P = − 2 1 4 Bình luận 1 5 Nh−ng cã thÓ thÊy khi x = 2 th× P = , do ®ã − 1 kh«ng ph¶i lµ gi¸ trÞ lín nhÊt cña P. VËy sai lÇm cña 4 lêi gi¶i ë ®©u? Kh¾c phôc sai lÇm ®ã nh− thÕ nµo? Giải ñáp Sai lÇm cña lêi gi¶i mµ b¹n häc sinh nµy ®−a ra chÝnh lµ ë b−íc lËp luËn “®Ó biÓu thøc P ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt th× ( x + 1) − 4 ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt”. §iÒu nµy chØ ®óng khi tö vµ mÉu cña P cïng d−¬ng mµ tö ph¶i 2 lµ h»ng sè. ë ®©y mÉu ch−a biÕt d−¬ng hay ©m nªn kh«ng thÓ lËp luËn nh− vËy ®−îc. Lời giải ñúng §iÒu kiÖn x ≠ 1 ; x ≠ −3 . DÔ dµng chØ ra víi x < −3 hoÆc x > 1 th× P > 0 , cßn víi −3 < x < 1 th× P < 0 . Ta thÊy khi x = 1 + a víi a > 0 th× P = ®ã biÓu thøc P = 1 nªn a cµng nhá th× P cµng lín vµ lín bao nhiªu còng ®−îc, do a + 4a 2 1 kh«ng cã gi¸ trÞ lín nhÊt. x + 2x − 3 2 A4 - DNG SAI LM TH T GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN NhÇm t−ëng vai trß cña c¸c biÕn trong bµi nh− nhau nªn s¾p thø tù c¸c Èn. Bµi 15: T×m gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc A = x y z + + víi x, y, z > 0. y z x Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ Khi ho¸n vÞ vßng quanh x → y → z → x th× biÓu thøc A kh«ng ®æi nªn kh«ng mÊt tÝnh tæng qu¸t, gi¶ sö x ≥ y ≥ z > 0 , suy ra x−z ≥0 ⇒ y ( x − z) ≥ z ( x − z) Chia c¶ hai vÕ cña (1) cho sè d−¬ng xz ta ®−îc MÆt kh¸c ta cã x y + ≥2 y x ⇒ xy − yz + z 2 ≥ xz. y y z − + ≥ 1. z x x (1) (2) (3). Céng vÕ víi vÕ cña hai bÊt ®¼ng thøc cïng chiÒu (2) vµ (3) ta ®−îc x y z + + ≥ 3. y z x Tõ ®ã suy ra min A = 3 ⇔ x = y = z. Bình luận Tuy kÕt qu¶ ®óng, nh−ng xem ra lêi gi¶i bÊt æn. T¹i sao vËy? Giải ñáp Khi ho¸n vÞ vßng quanh x → y → z → x th× biÓu thøc A trë thµnh y z x + + , tøc lµ biÓu thøc kh«ng ®æi. z x y §iÒu ®ã cho phÐp ta ®−îc gi¶ sö mét trong ba sè x; y; z lµ sè lín nhÊt (hoÆc sè nhá nhÊt), nh−ng kh«ng cho phÐp gi¶ sö x ≥ y ≥ z råi sö dông nã lµm gi¶ thiÕt bµi to¸n khi ®i chøng minh mµ kh«ng xÐt c¸c tr−êng hîp cßn l¹i. ThËt vËy sau khi chän x lµ sè lín nhÊt ( x ≥ y, x ≥ z) th× vai trß cña y vµ z l¹i kh«ng b×nh ®¼ng: gi÷ nguyªn x, thay y bëi z vµ ng−îc l¹i ta ®−îc x z y + + , biÓu thøc nµy kh«ng b»ng biÓu thøc A. z y x Kh¾c phôc sai lÇm Víi lêi gi¶i ®· ®−a ra, thay cho viÖc s¾p thø tù x ≥ y ≥ z , ta chØ cÇn gi¶ sö z lµ sè nhá nhÊt trong ba sè x; y; z kÕt hîp víi phÇn cßn l¹i cña lêi gi¶i ®· tr×nh bµy ®ã ta ®−îc lêi gi¶i ®óng. Ngoµi ra ta cßn cã thÓ gi¶i bµi to¸n nµy theo c¸c c¸ch sau: Lời giải ñúng C¸ch 1: Sö dông bÊt ®¼ng thøc C«si cho ba sè d−¬ng ta cã A= x y z x y z + + ≥ 3 3 . . = 3. (Ph¶i chøng minh B§T C«si cho ba sè kh«ng ©m) y z y y z y GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN x y z x y z Do ®ã min  + +  = 3 khi vµ chØ khi = = , tøc lµ x = y = z. y z x  y z x C¸ch 2: Gi¶ sö z lµ sè nhá nhÊt trong 3 sè x, y, z. Ta cã x y z  x y  y z y + + =  +  +  + − . y z x  y x  z x x x y x y z + ≥ 2 (do x, y > 0) nªn ®Ó chøng minh + + ≥ 3 chØ cÇn chøng minh y x y z x Ta ®· cã y z y + − ≥1 z x x (1). ThËt vËy (1) ⇔ xy + z 2 − yz ≥ xz (do x, z ≥ 0) BiÕn ®æi ®Õn ( x − z )( y − z ) ≥ 0 (2) . Do z lµ sè nhá nhÊt trong 3 sè x, y, z nªn (2) lu«n ®óng. Tõ ®ã t×m ®−îc gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc A = 3 khi x = y = z. Bµi 16: Cho x, y, z lµ c¸c sè thùc lín h¬n -1. T×m gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc P= 1 + x2 1+ y2 1+ z2 + + . 1 + y + z 2 1 + z + x2 1 + x + y2 Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ NÕu x < 0 , ta thay x bëi (-x) th× hai h¹ng tö ®Çu cña P kh«ng ®æi cßn h¹ng tö cßn l¹i gi¶m xuèng. Tõ ®ã kh«ng mÊt tÝnh tæng qu¸t gi¶ sö x ≥ y ≥ z ≥ 0 . Tõ ( x − 1) ≥ 0 , suy ra 3 ( x 2 + 1) ≥ 2 ( x 2 + x + 1) . 2 §¼ng thøc x¶y ra khi vµ chØ khi x = 1. Do ®ã 1 + x2 1 + x2 2 ≥ ≥ . 2 2 1+ y + z 1+ x + x 3 T−¬ng tù ta còng cã 1+ y2 2 1+ z2 2 ≥ ; ≥ . 2 2 1+ z + x 3 1+ x + y 3 Tõ ®ã suy ra P ≥ 2 . DÊu “=’ x¶y ra khi vµ chØ khi x = y = z = 1 . Bình luận Theo c¸c b¹n lêi gi¶i trªn ®· chuÈn ch−a? Lêi gi¶i cña b¹n nh− thÕ nµo? Giải ñáp C¸c biÕn x, y, z trong biÓu thøc P cã d¹ng ho¸n vÞ vßng quanh mµ kh«ng cã vai trß nh− nhau nªn chØ ®−îc xem biÕn bÊt k× nµo lµ lín nhÊt hoÆc nhá nhÊt mµ th«i. Do ®ã ®o¹n lËp luËn: Kh«ng mÊt tÝnh tæng qu¸t gi¶ sö x ≥ y ≥ z ≥ 0 . GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN Tõ ( x − 1) ≥ 0 , suy ra 3 ( x 2 + 1) ≥ 2 ( x 2 + x + 1) . 2 §¼ng thøc x¶y ra khi vµ chØ khi x = 1. 1 + x2 1 + x2 2 ≥ ≥ 2 2 1+ y + z 1+ x + x 3 Do ®ã T−¬ng tù ta còng cã 1+ y2 2 ≥ ; 2 1+ z + x 3 1+ z2 2 ≥ 2 1+ x + y 3 (1) (2) (3) lµ kh«ng ®óng. Kh«ng thÓ tõ (1) suy ra (2) vµ (3) b»ng phÐp t−¬ng tù v× vai trß cña c¸c biÕn x, y, z trong P kh«ng nh− nhau. Lời giải ñúng 2 (1 + x 2 ) 2 (1 + y 2 ) 2 (1 + z 2 ) 1 + x2 1+ y2 1+ z2 Ta cã P = + + ≥ + + =M 1 + y + z 2 1 + z + x 2 1 + x + y 2 2 (1 + z 2 ) + (1 + y 2 ) 2 (1 + x 2 ) + (1 + z 2 ) 2 (1 + y 2 ) + (1 + x 2 ) §Æt 1 + x 2 = a; 1 + y 2 = b; 1 + z 2 = c (a, b, c > 0) . Lóc ®ã M = §Æt N = H= 2a 2b 2c + + . 2c + b 2a + c 2b + a c a b + + . 2c + b 2a + c 2b + a b c a + + 2c + b 2a + c 2b + a Khi ®ã 2 N + H = 3 . ¸p dông bÊt ®¼ng thøc C«-si ta cã M + N = L¹i cã 2 H + 2a + c 2b + a 2c + b + + ≥ 3 , suy ra 2M + 2 N ≥ 6 2c + b 2a + c 2b + a M 2b + a 2c + b 2a + c M 3 = + + ≥ 3 , suy ra H + ≥ 2 2c + b 2a + c 2b + a 4 2 Céng vÕ theo vÕ c¸c bÊt ®¼ng thøc (4) vµ (5) ta cã: (4) (5) 9M 15 + ( 2 N + H ) ≥ . Mµ 2 N + H = 3 nªn M ≥ 2 . 4 2 Tõ ®ã suy ra P ≥ 2 . DÊu “=” x¶y ra khi vµ chØ khi x = y = z = 1 . A6 - MT S DNG SAI LM KHÁC Bµi 17: Cho a, b, c lµ ®é dµi ba c¹nh cña mét tam gi¸c. Chøng minh r»ng GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN a 4 + b 4 + c 4 < 2 ( a 2b 2 + b 2 c 2 + c 2 a 2 ) . Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ V× a, b, c lµ ®é dµi ba c¹nh cña mét tam gi¸c nªn b−c < a ⇒ b 2 − 2bc + c 2 < a 2 ⇒ b 2 + c 2 − a 2 < 2bc ⇒ ( b 2 + c 2 − a 2 ) < ( 2bc ) 2 2 ⇒ b 4 + c 4 + a 4 + 2b 2c 2 − 2b 2 a 2 − 2c 2 a 2 < 4b 2 c 2 ⇒ a 4 + b 4 + c 4 < 2 ( a 2b 2 + b 2 c 2 + c 2 a 2 ) Bình luận Lêi gi¶i trªn ®· ®óng ch−a? NÕu ch−a, gi¶i thÕ nµo th× ®óng? Giải ñáp N©ng lªn luü thõa bËc ch½n ë hai vÕ cña B§T mµ kh«ng cã ®iÒu kiÖn hai vÕ cïng kh«ng ©m Lêi gi¶i ch−a ®óng v× tõ b 2 + c 2 − a 2 < 2bc ⇒ ( b 2 + c 2 − a 2 ) < ( 2bc ) lµ sai, ch¼ng h¹n 2 2 −2 < 1 ⇒ ( −2 ) < 12 (sai). L−u ý chØ ®−îc b×nh ph−¬ng hai vÕ cña B§T khi c¶ hai vÕ ®Òu kh«ng ©m. 2 Lời giải ñúng V× a, b, c lµ ®é dµi ba c¹nh cña mét tam gi¸c nªn b−c < a < b+c ⇒ (b − c ) < a2 < (b + c ) 2 2 ⇒ b 2 − 2bc + c 2 < a 2 < b 2 + 2bc + c 2 ⇒ −2bc < a 2 − b 2 − c 2 < 2bc ⇒ a 2 − b 2 − c 2 < 2bc ⇒ ( a 2 − b 2 − c 2 ) < ( 2bc ) 2 2 ⇒ a 4 + b 4 + c 4 − 2a 2b 2 − 2c 2 a 2 + 2b 2 c 2 < 4b 2 c 2 ⇒ a 4 + b 4 + c 4 < 2 ( a 2b 2 + c 2 a 2 + b 2 c 2 ) Bµi 18: Cho hai sè x; y tho¶ m·n x > y vµ xy = 1 . T×m gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc A = x2 + y2 . x− y Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ x 2 + y 2 x 2 − 2 xy + y 2 + 2 xy ( x − y ) + 2 xy Ta cã A = = = x− y x− y x− y 2 GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN Do x > y vµ xy = 1 nªn A= ( x − y) 2 + x− y 2 xy 2 = x− y+ x− y x− y 1 a BiÕt r»ng nÕu a > 0 th× a + ≥ 2 (B§T C«si) Do ®ã A = x− y 2 x− y x− y . + + ≥ 2+ 2 x− y 2 2 VËy A cã gi¸ trÞ nhá nhÊt khi x− y 2 + =2 2 x− y ⇔ ( x − y) + 4 = 4( x − y) ⇔ ( x − y) − 4( x − y) + 4 = 0 . 2 2 Gi¶i ph−¬ng tr×nh nµy ®−îc nghiÖm x – y = 2. x − y = 2 , nghiÖm cña hÖ ph−¬ng tr×nh lµ  xy = 1 Do ®ã ta cã hÖ ph−¬ng tr×nh sau  ( x; y ) = (1 + ) 2; − 1 + 2 ; ( x; y ) = (1 − VËy gi¸ trÞ nhá nhÊt cña A lµ A = ) 2; − 1 − 2 (Tho¶ m·n ®iÒu kiÖn bµi ra). x− y 2 + 2 = + 2 = 3. 2 2 Bình luận Nh−ng víi x = 6+ 2 6− 2 6−2 th× cã x > y; xy = ; y= = 1 vµ A = 2 2 < 3. T¹i sao l¹i nh− thÕ? 2 2 4 Giải ñáp Chøng minh f ≥ m (hay f ≤ m ), kh¼ng ®Þnh gi¸ trÞ nhá nhÊt (hay lín nhÊt) cña f b»ng m mµ kh«ng chØ ra m lµ h»ng sè Râ rµng lêi gi¶i sai . V× A ≥ 2 + x− y x− y mµ ch−a lµ h»ng sè. Sai lÇm ë ®©y lµ sai lÇm ë b−íc 1, ®¸nh 2 2 gi¸ f ≥ m nh−ng m kh«ng lµ h»ng sè. Lời giải ñúng x 2 + y 2 x 2 − 2 xy + y 2 + 2 xy ( x − y ) + 2 xy A= = = x− y x− y x− y 2 = ( x − y) + GIA SƯ 2 2 ≥ 2 ( x − y ). =2 2 x− y x− y ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN (¸p dông B§T C«si cho hai sè d−¬ng x – y vµ 2 ). x− y 2  6+ 2 6− 2 x − y = x − y . Gi¶i hÖ nµy t×m ra x = DÊu “=” x¶y ra ⇔  tho¶ m·n ®Ò bµi. ; y= 2 2  xy = 1  Bµi 19: T×m gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc A = x 2 − x + 3 + x 2 − x − 2 . Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ 1 1 2 11 1 1 2 9 Ta cã A = x 2 − x + 3 + x 2 − x − 2 = x 2 − 2. x +   + + x 2 − 2. x +   − 2 4 2 2 2 4 2 2 1  11  1 9  = x−  + + x−  − . 2 4  2 4  Suy ra A ≥ 11 9 11 9 + − = + = 5. 4 4 4 4 2 1 1 1  §¼ng thøc x¶y ra ⇔  x −  = 0 ⇔ x − = 0 ⇔ x = . 2 2 2  1 2 VËy gi¸ trÞ nhá nhÊt cña A lµ 5 khi x = . Bình luận Trong líp cã hai nhãm ®−a ra c¸c nhËn xÐt kh¸c nhau, nhãm thø nhÊt cho lµ lêi gi¶i cña b¹n häc sinh trªn “cã vÊn ®Ò”, nhãm thø hai hoµn toµn nhÊt trÝ víi lêi gi¶i trªn. Cßn b¹n, b¹n sÏ ®øng ë nhãm nµo? T¹i sao? Giải ñáp HiÓu sai nhiÒu lo¹i B§T nh− A2 + m ≥ m 2 2 1  11  1  9 11 9  B−íc gi¶i sai lÇm  x −  + +  x −  − ≥ + − = 5. 2 4  2 4 4 4  2 1 9 9  Ta thÊy  x −  − ≥ − víi mäi x, nh−ng kh«ng thÓ suy ra 2 4 4  2 2 1 9 9  x−  − ≥ − 2 4 4  2 1 9  1 9 1 9 9  Ch¼ng h¹n nÕu x = 0 th×  x −  − =  0 −  − = − = −2 < − 2 4  2 4 4 4 4  L−u ý tõ a ≥ b chØ suy ra ®−îc a ≥ b khi a ≥ b ≥ 0 . Lời giải ñúng GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN 2 2 2 1  11  1 9  1  11 9  1  A = x−  + +  x−  − =  x−  + + −x−  2 4  2 4  2 4 4  2  2 2 2 1  11 9  1 11 9  ≥ x −  + + − x−  = + = 5. 2 4 4  2 4 4  Do ®ã A ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt lµ 5 khi vµ chØ khi 2 2 2 2  1  11   9  1  9  1 1  11   x −  +  .  −  x −   ≥ 0 ⇔ −  x −  ≥ 0 (v×  x −  + ≥ 0 víi mäi x) 2 4   4  2   4  2 2 4   Tõ ®ã t×m ®−îc −1 ≤ x ≤ 2 Bµi 20: T×m gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc P = ( x 2 − 1)( x 2 + 1) . Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ Ta cã x 2 ≥ 0 víi mäi x, suy ra x 2 − 1 ≥ −1 vµ x 2 + 1 ≥ 1 Suy ra P = ( x 2 − 1)( x 2 + 1) ≥ ( −1) .1 = −1 ⇒ P ≥ −1.  x 2 − 1 = −1 ⇔ x = 0. 2  x + 1 = 1 DÊu “=” x¶y ra khi vµ chØ khi  VËy P ®¹t gi¸ trÞ nhá nhÊt lµ -1 khi x = 0. Bình luận Sai lÇm ë ®©u? Giải ñáp VËn dông sai c¸c tÝnh chÊt cña B§T nh− nh©n hai B§T cïng chiÒu mµ kh«ng cã ®iÒu kiÖn hai vÕ cïng kh«ng ©m. Ph©n tÝch sai lÇm: Chç sai cña lêi gi¶i trªn lµ ®· nh©n hai vÕ cña bÊt ®¼ng thøc cïng chiÒu trong khi cã nh÷ng vÕ nhËn gi¸ trÞ ©m, ch¼ng h¹n 5 > 3 vµ -2 > -3 nh−ng 5.(-2) < 3.(-3) Lời giải ñúng Lêi gi¶i ®óng kh¸ ®¬n gi¶n: P = ( x 2 − 1)( x 2 + 1) = x 4 − 1 ≥ −1 ⇒ P ≥ −1. DÊu “=” x¶y ra khi vµ chØ khi x 4 = 0 ⇔ x = 0. VËy gi¸ trÞ nhá nhÊt cña P lµ -1, gi¸ trÞ nµy ®¹t ®−îc khi vµ chØ khi x = 0. Bàii 21: T×m gi¸ trÞ nhá nhÊt cña biÓu thøc P = x − 2 xy + 3 y − 2 x + 1 Lời giải ‘‘có vấn ñề’’ §iÒu kiÖn x ≥ 0; y ≥ 0. GIA SƯ ðỨC KHÁNH 0975.120.189 22A – PHẠM NGỌC THẠCH – TP. QUY NHƠN