Ứng dụng tam thức bậc hai, bất phương trình bậc hai trong chứng minh bất đẳng thức và tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất (cách giải + bài tập)

Bài viết phương pháp giải bài tập Ứng dụng tam thức bậc hai, bất phương trình bậc hai trong chứng minh bất đẳng thức và tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất lớp 10 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Ứng dụng tam thức bậc hai, bất phương trình bậc hai trong chứng minh bất đẳng thức và tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất.

Ứng dụng tam thức bậc hai, bất phương trình bậc hai trong chứng minh bất đẳng thức và tìm giá trị lớn nhất, nhỏ nhất (cách giải + bài tập)

Quảng cáo

1. Phương pháp giải

Bài toán: Chứng minh bất đẳng thức và tìm giá trị lớn nhất – nhỏ nhất dựa vào ứng dụng tam thức bậc hai, bất phương trình bậc hai.

Phướng pháp giải:

Bước 1. Đưa bất đẳng thức về một trong các dạng:

ax2 + bx + c > 0 hoặc ax2 + bx + c ≥ 0 hoặc ax2 + bx + c < 0 hoặc ax2 + bx + c ≤ 0.

(Khi đó, để chứng minh bất đẳng thức thì ta chứng minh các bất phương trình trên nghiệm đúng với mọi x.)

Bước 2. Chứng minh a>0Δ<0hoặc a>0Δ0 hoặc a<0Δ<0 hoặc a<0Δ0 (theo thứ tự tương ứng với bất phương trình ở Bước 1).

2. Ví dụ minh họa:

Ví dụ 1. Cho hai số thực x, y. Chứng minh rằng 3x2 + 5y2 – 2x – 2xy + 1 > 0.

Hướng dẫn giải:

⦁ Ta viết bất đẳng thức cần chứng minh dưới dạng 3x2 – 2(y + 1)x + 5y2 + 1 > 0.

Đặt f(x) = 3x2 – 2(y + 1)x + 5y2 + 1.

Ta xem y là tham số khi đó f(x) là tam thức bậc hai ẩn x.

⦁ f(x) có hệ số ax = 3 > 0 và ∆x’ = (y + 1)2 – 3(5y2 + 1) = –14y2 + 2y – 2.

Để f(x) > 0 với mọi x ∈ ℝ thì ∆x’ = g(y) < 0  với mọi y ∈ ℝ.

Quảng cáo

⦁ Xét g(y) = –14y2 + 2y – 2 có hệ số ay = –14 < 0 và ∆y’ =  –27 < 0

Suy ra g(y) < 0 với mọi y ∈ ℝ hay ∆x’ < 0 với mọi y ∈ ℝ.

Do đó f(x) > 0 với mọi x, y ∈ ℝ.

Vậy 3x2 + 5y2 – 2x – 2xy + 1 > 0 với mọi x, y ∈ ℝ.

Ví dụ 2. Cho a, b, c là độ dài ba cạnh của một tam giác và x, y, z thỏa mãn: a2x + b2y + c2z = 0. Chứng minh rằng: xy + yz + zx ≤ 0.

Hướng dẫn giải:

* Nếu trong ba số x, y, z có một số bằng 0, chẳng hạn x = 0. Suy ra b2y = –c2z.

Khi đó xy + yz + zx = yz = c2b2z2 ≤ 0 với mọi a, b, c > 0.

* Nếu x, y, z ≠ 0. Do a2x + b2y + c2z = 0. Suy ra x=b2y+c2za2

xy + yz + zx ≤ 0 y+zb2y+c2za2+yz0

⇔ (b2y + c2z)(y + z) – a2yz ≥ 0

⇔ b2y2 + b2yz + c2yz + c2z2 – a2yz ≥ 0

f(y) = b2y2 + (b2 + c2 – a2)yz + c2z2 ≥ 0.

Tam thức f(y) có hệ số b2 > 0 và ∆y = [(b2 + c2 – a2)2 – 4b2c2].z2

Do a, b, c là độ dài ba cạnh của một tam giác nên ta có bc<ab+c>a

Quảng cáo

Nên –2bc < b2 + c2 – a2 < 2bc.

Suy ra (b2 + c2 – a2)2 < 4c2b2

Do đó Δy ≤ 0 với mọi z.

Vậy f(y) ≥ 0 với mọi y, z.

Ví dụ 3. Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của biểu thức P=xy3y+1 với x, y là các số thực thỏa mãn: x2y2 + 2y + 1 = 0.

Hướng dẫn giải:

Ta có x2y2 + 2y + 1 = 0 ⇔ 2y = – x2y2 –1

P=2xy32y+2=2xy3x2y21+2=2xy3x2y21

Suy ra 3P.(xy)2 + 2xy + P = 0 (1)

Với P = 0 thì xy = 0 (không thỏa mãn).

Với P ≠ 0, ta có (1) là phương trình bậc hai với ẩn xy, do đó để phương trình có nghiệm thì Δ’ = 1 – 3P2 ≥ 0 13P13

Dấu “=” xảy ra khi Δ = 0, khi đó xy=13P

Vậy giá trị lớn nhất của P là 13 khi xy=132y= x2y21xy=13y=23x=32y=23.

Giá trị nhỏ nhất của P là 13 khi xy=132y= x2y21xy=13y=23x=32y=23.

3. Bài tập tự luyện 

Quảng cáo

Bài 1. Giá trị của y sao cho bất đẳng thức x2 + 9y2 + 5z2 + 6xy – 4xz – 12yz – 2z + 1 ≥ 0 đúng với mọi x, z ∈ ℝ là

A. y ∈ ∅;

B. y ∈ ℝ;

C. 23y0;

D. y<23 hoặc y > 0.

Bài 2. Cho x, y, z ≥ 0 thỏa mãn: xy + yz + zx + xyz = 4. Ta chứng minh được bất đẳng thức: x + y + z ≥ xy + yz + zx. Trong các bộ số (x; y; z) dưới đây, bộ số nào đúng khi x + y + z = xy + yz + zx?

A. (2; 2; 2);

B. (1; 1; 0);

C. (2; 2; 0);

D. (0; 0; 1).

Bài 3. Cho các số thực dương x, y, z. Ta chứng minh được xyz + 2(x2 + y2 + z2) + 8 ≥ 5(x + y + z). Dấu bằng xảy ra khi

A. x = y = z = 2;

B. x = y = z = 1;

C. x = y = 1; z = 2;

D. x = 1; y = z = 2.

Bài 4. Cho các số thực x, y thỏa mãn bất phương trình 5x2 + 5y2 – 5x – 15y + 8 ≤ 0. Giá trị nhỏ nhất của biểu thức S = x + 3y là

A. 2;

B. 3;

C. 4;

D. 5.

Bài 5. Cho a, b là các số thực thỏa mãn a2 + b2 = 4a – 3b. Giá trị lớn nhất của biểu thức P = 2a + 3b là

A. 1+5132;

B. 9+51318;

C. 9+41318;

D. 15132.

Bài 6. Cho các số thực x, y, z thỏa mãn x2 + y2 + z2 = 5 và x – y + z = 3. Giá trị lớn nhất của P=x+y2z+2

A. 0;

B. 1;

C. 2;

D. 3.

Bài 7. Giá trị nhỏ nhất của biểu thức A = x2 + 3x – 1 là

A. 14;

B. 0;

C. 134;

D. –1.

Bài 8. Cho các số thực không âm x, y, z thỏa mãn: x + y + z = 1. Giá trị lớn nhất của P = 9xy + 10yz + 11zx là

A. maxP=4518;

B. maxP=49148;

C. maxP=95148;

D. maxP=495148.

Bài 9. Cho x, y là các số thực thỏa mãn x2 + y2 = x + 2. Giá trị lớn nhất của biểu thức P = x + 2y là

A. 1352;

B. 1+352;

C. 1352;

D. 1+352.

Bài 10. Giá trị nhỏ nhất của biểu thức P=x2+1x2x+1

A. –1;

B. 2;

C. 23;

D. 1.

Xem thêm các dạng bài tập Toán 10 hay, chi tiết khác:

Lời giải bài tập lớp 10 sách mới:

ĐỀ THI, GIÁO ÁN, SÁCH LUYỆN THI DÀNH CHO GIÁO VIÊN VÀ PHỤ HUYNH LỚP 10

Bộ giáo án, bài giảng powerpoint, đề thi, sách dành cho giáo viên và gia sư dành cho phụ huynh tại https://tailieugiaovien.com.vn/ . Hỗ trợ zalo VietJack Official

Tổng đài hỗ trợ đăng ký : 084 283 45 85

Đã có app VietJack trên điện thoại, giải bài tập SGK, SBT Soạn văn, Văn mẫu, Thi online, Bài giảng....miễn phí. Tải ngay ứng dụng trên Android và iOS.

Theo dõi chúng tôi miễn phí trên mạng xã hội facebook và youtube:

Nếu thấy hay, hãy động viên và chia sẻ nhé! Các bình luận không phù hợp với nội quy bình luận trang web sẽ bị cấm bình luận vĩnh viễn.


Giải bài tập lớp 10 sách mới các môn học
Tài liệu giáo viên