Tìm các số thực không âm a và b thỏa mãn
\(\left(a^2+b+\frac{3}{4}\right)\left(b^2+a+\frac{3}{4}\right)=\left(2a+\frac{1}{2}\right)\left(2b+\frac{1}{2}\right)\)
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Ta có: \(a^2+b+\frac{3}{4}=a^2+\frac{1}{4}+b+\frac{1}{2}\ge a+b+\frac{1}{2}\)
Và \(b^2+a+\frac{3}{4}\ge a+b+\frac{1}{2}\)
\(\Rightarrow(a^2+b+\frac{3}{4})(b^2+a+\frac{3}{4})\ge(a+b+\frac{1}{2})^2\)
Cần chứng minh \((a+b+\frac{1}{2})^2\ge\left(2a+\frac{1}{2}\right)\left(2b+\frac{1}{2}\right)\)
\(\Leftrightarrow a^2+b^2+\frac{1}{4}+a+b+2ab\ge4ab+a+b+\frac{1}{4}\Leftrightarrow(a-b)^2\ge0\)
BDT cuối đúng hay \(VT\ge VP\)
Nên xảy ra khi \(a=b=\frac{1}{2}\)
Theo bất đẳng thức Cô-Si \(a^2+\frac{1}{4}\ge a,b^2+\frac{1}{4}\ge b\to\left(a^2+b+\frac{3}{4}\right)\left(b^2+a+\frac{3}{4}\right)\)
\(\ge\left(a+b+\frac{1}{2}\right)\left(a+b+\frac{1}{2}\right)=\left(a+b+\frac{1}{2}\right)^2\) Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi \(a=b=\frac{1}{2}.\)
Áp dụng bất đẳng thức quen thuộc \(\left(x+y\right)^2\ge4xy,\) với \(x=a+\frac{1}{4},y=b+\frac{1}{4}\) ta được
\(\left(a+b+\frac{1}{2}\right)^2=\left(a+\frac{1}{4}+b+\frac{1}{4}\right)^2\ge4\left(a+\frac{1}{4}\right)\left(b+\frac{1}{4}\right)=\left(2a+\frac{1}{2}\right)\left(2b+\frac{1}{2}\right).\) Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi \(a+\frac{1}{4}=b+\frac{1}{4}\Leftrightarrow a=b.\)
Vậy vế trái lớn hơn hoặc bằng vế phải. Do đó mà các dấu bằng xảy ra, từ đây ta được \(a=b=\frac{1}{2}.\)
Bài 2: Ta có: x, y, z không âm và \(x+y+z=\frac{3}{2}\)nên \(0\le x\le\frac{3}{2}\Rightarrow2-x>0\)
Áp dụng bất đẳng thức AM - GM dạng \(ab\le\frac{\left(a+b\right)^2}{4}\), ta được: \(x+2xy+4xyz=x+4xy\left(z+\frac{1}{2}\right)\le x+4x.\frac{\left(y+z+\frac{1}{2}\right)^2}{4}=x+x\left(2-x\right)^2\)
Ta cần chứng minh \(x+x\left(2-x\right)^2\le2\Leftrightarrow\left(2-x\right)\left(x-1\right)^2\ge0\)*đúng*
Đẳng thức xảy ra khi \(\left(x,y,z\right)=\left(1,\frac{1}{2},0\right)\)
Bài 3: Áp dụng đánh giá quen thuộc \(4ab\le\left(a+b\right)^2\), ta có: \(2\le\left(x+y\right)^3+4xy\le\left(x+y\right)^3+\left(x+y\right)^2\)
Đặt x + y = t thì ta được: \(t^3+t^2-2\ge0\Leftrightarrow\left(t-1\right)\left(t^2+2t+2\right)\ge0\Rightarrow t\ge1\)(dễ thấy \(t^2+2t+2>0\forall t\))
\(\Rightarrow x^2+y^2\ge\frac{\left(x+y\right)^2}{2}\ge\frac{1}{2}\)
\(P=3\left(x^4+y^4+x^2y^2\right)-2\left(x^2+y^2\right)+1=3\left[\frac{3}{4}\left(x^2+y^2\right)^2+\frac{1}{4}\left(x^2-y^2\right)^2\right]-2\left(x^2+y^2\right)+1\ge\frac{9}{4}\left(x^2+y^2\right)^2-2\left(x^2+y^2\right)+1\)\(=\frac{9}{4}\left[\left(x^2+y^2\right)^2+\frac{1}{4}\right]-2\left(x^2+y^2\right)+\frac{7}{16}\ge\frac{9}{4}.2\sqrt{\left(x^2+y^2\right)^2.\frac{1}{4}}-2\left(x^2+y^2\right)+\frac{7}{16}=\frac{9}{4}\left(x^2+y^2\right)-2\left(x^2+y^2\right)+\frac{7}{16}=\frac{1}{4}\left(x^2+y^2\right)+\frac{7}{16}\ge\frac{1}{8}+\frac{7}{16}=\frac{9}{16}\)Đẳng thức xảy ra khi x = y = 1/2
Lời giải:
Áp dụng BĐT AM-GM:
\((2a+\frac{1}{2})(2b+\frac{1}{2})=(a^2+\frac{1}{4}+b+\frac{1}{2})(b^2+\frac{1}{4}+a+\frac{1}{2})\)
\(\geq (a+b+\frac{1}{2})(b+a+\frac{1}{2})\)
\(\Leftrightarrow 4ab+a+b+\frac{1}{4}\geq a^2+b^2+a+b+2ab+\frac{1}{4}\)
\(\Leftrightarrow a^2+b^2-2ab\leq 0\)
\(\Leftrightarrow (a-b)^2\leq 0\)
Mà $(a-b)^2\geq 0, \forall a,b>0$
Do đó $(a-b)^2=0$
$\Rightarrow a=b$
Dấu "=" xảy ra khi $a^2=b^2=\frac{1}{4}$
$\Rightarrow a=b=\frac{1}{2}$ (do $a,b>0$)