Cho biểu thức
Nếu ta hoán đổi vai trò của cho nhau thì biểu thức
sẽ thay đổi nên ta nói biểu thức
không là biểu thức đối xứng với vai trò các biến không bình đẳng với nhau. Vậy điểm rơi
.
Ví dụ. Cho và thỏa mãn
. Tìm GTNN của biểu thức:
.
Hướng dẫn giải
Ta giả sử điểm rơi đạt tại:
Dựa trên liên hệ x và y ta đặt:
Khi đó thì:
Đẳng thức xảy ra khi:
Vậy
Nhận xét: Khi đã biết điểm rơi đạt tại
Ta tách như sau:
Ví dụ. Cho và
. Tìm GTNN của biểu thức
.
Hướng dẫn giải
Ta giả sử điểm rơi đạt tại:
Ta đặt
Khi đó
Đẳng thức xảy ra khi
Vậy
Nhận xét: Với điểm rơi bên trên, ta có hướng tách như sau:
Ta có
Ví dụ. Cho và
Tìm GTNN của biểu thức
.
Hướng dẫn giải
Từ giả thiết ta có:
Ta giả sử điểm rơi đạt tại: (
do
)
Ta đặt: (
do
)
.
Ta có:
Đẳng thức xảy ra khi:
Khi đó: .
Vậy
Nhận xét: Với ví dụ trên thì vị trí điểm rơi “rất xấu” nên kỹ thuật này tỏ ra rất hiệu quả, khi đã biết điểm rơi ta có thể làm như sau:
Khi đó
Ví dụ. Cho và
. Tìm GTNN của biểu thức:
Hướng dẫn giải
Ta thấy điểm rơi đạt tại
Ta tách
Vậy
Ví dụ. Cho và
. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức
.
Hướng dẫn giải
Ta giả sử điểm rơi đạt tại:
Khi đó ta có:
Ta cần tìm x, y, z sao cho:
Từ đó:
Vậy
Ví dụ. Cho và
. Tìm GTNN của biểu thức
.
Hướng dẫn giải
Cách 1: Vì vai trò bình đẳng của y và z nên điểm rơi đạt được tại:
Do đó
Sử dụng bất đẳng thức Cauchy, ta có:
Dựa trên giả thiết ta cần tìm k sao cho:
Vậy
Đẳng thức xảy ra khi:
Cách 2: Vì vai trò bình đẳng của y và z nên điểm rơi đạt được tại:
Do đó:
Dựa trên giả thiết ta cần tìm sao cho:
Từ đó ta được:
Vậy
Ví dụ. Cho và thoả mãn
. Tìm GTNN của biểu thức
.
Hướng dẫn giải
Để tìm điểm rơi ta giả sử đạt tại:
a = x, b = y x + y = 3
y = 3 – x > 0
0 < x < 3.
Ý tưởng là quy về một ẩn x xét cho dễ:
Dùng máy tính CASIO với chức năng TABLE tìm ra x = 1 y = 2
Như vậy điểm rơi đạt tại a = 1, b = 2
Ta tách:
Vậy Min M =
.
Ví dụ. Cho thỏa mãn
. Chứng minh rằng:
.
Hướng dẫn giải
Ta dễ thấy điểm rơi đạt tại biên:
Từ đó ta ghép:
Vậy .
Ví dụ. Cho thỏa mãn
. Tìm GTNN của biểu thức
.
Hướng dẫn giải
Ta dễ thấy điểm rơi đạt tại biên:
Từ đó ta xét:
Vậy MinP =
.
Ví dụ. Cho và
. Chứng minh rằng:
Hướng dẫn giải
Cách 1: Ta dễ thấy điểm rơi tại (a, b, c) = (1, 0, 0) và các hoán vị.
Từ giả thiết ta có:
Tương tự ta có:
Vậy:
Cách 2: Ta đặt: ;
,
Vì
Tương tự ta được: ,
.
Cộng vế với vế ta được:
Nếu nhốt con thỏ vào
chuồng thì bao giờ cũng có một chuồng chứa ít nhất hai con thỏ
.
Nguyên lý này tưởng chừng đơn giản nhưng nó có nhiều áp dụng trong các lĩnh vực khác nhau của toán học (số học, hình học tổ hợp …). Cụ thể hơn ta có mệnh đề sau.
Trong ba số thức bất kỳ luôn tìm được hai số có tích không âm (cùng dấu).
Đây là một mệnh đề quan trọng bởi khi ta đã tìm ra điểm rơi thì ta có thể áp dụng mệnh đề trên để chứng minh bất đẳng thức.
Cụ thể nếu điểm rơi đạt tại thì ta có thể giả sử hai số là
và
có tích không âm tức là
.
Ví dụ. Cho . Chứng minh rằng:
.
Hướng dẫn giải
Ta dễ thấy điểm rơi đạt tại:
Theo mệnh đề trên trong 3 số luôn có hai số có tích không âm.
Không mất tính tổng quát ta giả sử:
Vậy ta cần chứng minh:
Thật vậy:
Bất đẳng thức sau luôn đúng nên ta có điều phải chứng minh.
Đẳng thức xảy ra khi: .
Ví dụ. Cho và
. Chứng minh rằng:
.
Hướng dẫn giải
Ta dễ thấy điểm rơi đạt tại: a = b = c = 1.
Theo mệnh đề trên trong 3 số a - 1; b – 1 và c - 1 luôn có hai số có tích không âm.
Không mất tính tổng quát ta giả sử: (a - 1)(b - 1) ≥ 0 ⇔ ac + bc - c ≤ abc (1).
Mặt khác:
4 = a2 + b2 + c2 + abc ≥ 2ab + c2 + abc ⇔ 4 - c2 ≥ ab (c + 2) ⇔ ab ≤ 2 - c (2).
Cộng vế của (1) và (2) ta được: ab + bc + ca ≤ abc + 2.
Đẳng thức xảy ra khi: a = b = c = 1.
Ví dụ. Cho và
. Chứng minh rằng:
.
Hướng dẫn giải
Ta đặt: (x; y; z > 0 và xyz = 1).
Ta cần chứng minh:
x2 + y2 + z2 + 3 ≥ 2 () ⇔ x2 + y2 + z2 + 3 ≥ 2(xy + yz + zx).
Lại có:
x2 + y2 + z2 + 3 = x2 + y2 + z2 + 2xyz + 1 ≥ 2(xy + yz + zx).
Suy ra điều phải chứng minh
Đẳng thức xảy ra khi: a = b = c = 1.
Bài 1: Cho và
. Tìm GTNN của biểu thức
.
Bài 2: Cho và
Tìm GTNN của biểu thức
Bài 3: Cho và
Tìm GTNN của biểu thức
Bài 4: Cho và
Tìm GTNN của biểu thức
Bài 5: Cho và
. Tìm GTNN của biểu thức
.
Bài 6: Cho và
. Tìm GTNN của biểu thức
.
Bài 7: Cho thỏa mãn
. Chứng minh rằng:
.
Bài 8: Cho a, b thỏa mãn 0 a
3, a = b = 11. Chứng minh rằng: ab
24.
Bài 9: Cho và
. Tìm GTNN của biểu thức
.
Bài 10: Cho . Tìm GTLN của biểu thức:
.
Bài 11: Cho Tìm GTNN của biểu thức
Bài 12: Cho . Chứng minh rằng:
.
Bài 13: Cho và
. Chứng minh rằng:
.
Bài 14: Cho và thỏa mãn
. Chứng minh rằng:
.
Bài 15: Cho và thỏa mãn
. Chứng minh rằng:
.
Bài 16: Cho và
. Tìm GTLN của
.