• Skip to main content
  • Bỏ qua primary sidebar
Sách Toán – Học Toán – Đề Thi Toán

Sách Toán - Học Toán - Đề Thi Toán

Học toán, Đề thi toán, Sách giáo khoa Toán, trắc nghiệm Toán online

  • Học toán
    • Học Toán THPT
    • Học Toán THCS
  • Sách toán
  • Trắc nghiệm
  • Đề thi
  • Ôn thi TN THPT Toán
  • Tiện ích Toán

Bất đẳng thức – SỬ DỤNG BẤT ĐẲNG THỨC CAUCHY

Thuộc chủ đề:Toán lớp 10 - 01/01/2020 - admin

DẠNG TOÁN 2: SỬ DỤNG BẤT ĐẲNG THỨC CAUCHY(côsi) ĐỂ CHỨNG MINH BẤT ĐẲNG THỨC VÀ TÌM GIÁ TRI LỚN NHẤT, NHỎ NHẤT

1. Phương pháp giải

Một số chú ý khi sử dụng bất đẳng thức côsi:

* Khi áp dụng bđt côsi thì các số phải là những số không âm

* BĐT côsi thường được áp dụng khi trong BĐT cần chứng minh có tổng và tích

* Điều kiện xảy ra dấu ‘=’ là các số bằng nhau

* Bất đẳng thức côsi còn có hình thức khác thường hay sử dụng

Đối với hai số:\({x^2}\,\, + \,{y^2}\,\, \ge \,\,2xy;\,\,\,\,\,\,\,\,{x^2}\,\, + \,{y^2}\,\, \ge \,\,\frac{{{{(x\, + \,y)}^2}}}{2};\,\,\,\,\,\,\,xy \le \,\,{\left( {\frac{{x + y}}{2}} \right)^2}\).

Đối với ba số: \(abc \le \frac{{{a^3} + {b^3} + {c^3}}}{3},\,\,abc \le {\left( {\frac{{a + b + c}}{3}} \right)^3}\)

2. Các ví dụ minh họa

Loại 1: Vận dụng trực tiếp bất đẳng thức côsi

Ví dụ 1:

Cho \(a,b\) là số dương thỏa mãn \({a^2} + {b^2} = 2\). Chứng minh rằng

a) \(\left( {\frac{a}{b} + \frac{b}{a}} \right)\left( {\frac{a}{{{b^2}}} + \frac{b}{{{a^2}}}} \right) \ge 4\)

b) \({\left( {a + b} \right)^5} \ge 16ab\sqrt {\left( {1 + {a^2}} \right)\left( {1 + {b^2}} \right)} \)

Hướng dẫn:

a) Áp dụng BĐT côsi ta có

\(\frac{a}{b} + \frac{b}{a} \ge 2\sqrt {\frac{a}{b}.\frac{b}{a}}  = 2,\,\,\frac{a}{{{b^2}}} + \frac{b}{{{a^2}}} \ge 2\sqrt {\frac{a}{{{b^2}}}.\frac{b}{{{a^2}}}}  = \frac{2}{{\sqrt {ab} }}\)

Suy ra \(\left( {\frac{a}{b} + \frac{b}{a}} \right)\left( {\frac{a}{{{b^2}}} + \frac{b}{{{a^2}}}} \right) \ge \frac{4}{{\sqrt {ab} }}\) (1)

Mặt khác ta có \(2 = {a^2} + {b^2} \ge 2\sqrt {{a^2}{b^2}}  = 2ab \Rightarrow ab \le 1\) (1)

Từ (1) và (2) suy ra \(\left( {\frac{a}{b} + \frac{b}{a}} \right)\left( {\frac{a}{{{b^2}}} + \frac{b}{{{a^2}}}} \right) \ge 4\) ĐPCM.

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi \(a = b = 1\).

b) Ta có \({\left( {a + b} \right)^5} = \left( {{a^2} + 2ab + {b^2}} \right)\left( {{a^3} + 3a{b^2} + 3{a^2}b + {b^3}} \right)\)

Áp dụng BĐT côsi ta có

\({a^2} + 2ab + {b^2} \ge 2\sqrt {2ab\left( {{a^2} + {b^2}} \right)}  = 4\sqrt {ab} \) và \(\left( {{a^3} + 3a{b^2}} \right) + \left( {3{a^2}b + {b^3}} \right) \ge 2\sqrt {\left( {{a^3} + 3a{b^2}} \right)\left( {3{a^2}b + {b^3}} \right)}  = 4\sqrt {ab\left( {1 + {b^2}} \right)\left( {{a^2} + 1} \right)} \)

Suy ra \(\left( {{a^2} + 2ab + {b^2}} \right)\left( {{a^3} + 3a{b^2} + 3{a^2}b + {b^3}} \right) \ge 16ab\sqrt {\left( {{a^2} + 1} \right)\left( {{b^2} + 1} \right)} \)

Do đó \({\left( {a + b} \right)^5} \ge 16ab\sqrt {\left( {1 + {a^2}} \right)\left( {1 + {b^2}} \right)} \) ĐPCM.

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi \(a = b = 1\).

Ví dụ 2:

Cho \(a,b,c\) là số dương. Chứng minh rằng

a) \(\left( {a + \frac{1}{b}} \right)\left( {b + \frac{1}{c}} \right)\left( {c + \frac{1}{a}} \right) \ge 8\)

b) \({a^2}(1 + {b^2}) + {b^2}(1 + {c^2}) + {c^2}(1 + {a^2}) \ge 6abc\)

c) \((1 + a)(1 + b)(1 + c) \ge {\left( {1 + \sqrt[3]{{abc}}} \right)^3}\)

d) \({a^2}\sqrt {bc}  + {b^2}\sqrt {ac}  + {c^2}\sqrt {ab}  \le {a^3} + {b^3} + {c^3}\)

Hướng dẫn:

a) Áp dụng BĐT côsi ta có

\(a + \frac{1}{b} \ge 2\sqrt {\frac{a}{b}} ,\,\,b + \frac{1}{c} \ge 2\sqrt {\frac{b}{c}} ,\,\,c + \frac{1}{a} \ge 2\sqrt {\frac{c}{a}} \)

Suy ra \(\left( {a + \frac{1}{b}} \right)\left( {b + \frac{1}{c}} \right)\left( {c + \frac{1}{a}} \right) \ge 8\sqrt {\frac{a}{b}} .\sqrt {\frac{b}{c}} .\sqrt {\frac{c}{a}}  = 8\) ĐPCM.

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi \(a = b = c\).

b) Áp dụng BĐT côsi cho hai số dương ta có

\(1 + {a^2} \ge 2\sqrt {{a^2}}  = 2a\), tương tự ta có \(1 + {b^2} \ge 2b,\,\,1 + {c^2} \ge 2c\)

Suy ra \({a^2}(1 + {b^2}) + {b^2}(1 + {c^2}) + {c^2}(1 + {a^2}) \ge 2\left( {{a^2}b + {b^2}c + {c^2}a} \right)\)

Mặt khác, áp dụng BĐT côsi cho ba số dương ta có

\({a^2}b + {b^2}c + {c^2}a \ge 3\sqrt {{a^2}b.{b^2}c.{c^2}a}  = 3abc\)

Suy ra \({a^2}(1 + {b^2}) + {b^2}(1 + {c^2}) + {c^2}(1 + {a^2}) \ge 6abc\). ĐPCM.

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi \(a = b = c = 1\).

c) Ta có \((1 + a)(1 + b)(1 + c) = 1 + \left( {ab + bc + ca} \right) + \left( {a + b + c} \right) + abc\)

Áp dụng BĐT côsi cho ba số dương ta có

\(ab + bc + ca \ge 3\sqrt[3]{{ab.bc.ca}} = 3{\left( {\sqrt[3]{{abc}}} \right)^2}\) và \(a + b + c \ge 3\sqrt[3]{{abc}}\)

Suy ra \((1 + a)(1 + b)(1 + c) \ge 1 + 3{\left( {\sqrt[3]{{abc}}} \right)^2} + 3\sqrt[3]{{abc}} + abc = {\left( {1 + \sqrt[3]{{abc}}} \right)^3}\) ĐPCM

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi \(a = b = c\).

d) Áp dụng BĐT côsi cho hai số dương ta có

\({a^2}\sqrt {bc}  \le {a^2}\left( {\frac{{b + c}}{2}} \right),\,\,\,{b^2}\sqrt {ac}  \le {b^2}\left( {\frac{{a + c}}{2}} \right),\,\,{c^2}\sqrt {ab}  \le {c^2}\left( {\frac{{a + b}}{2}} \right)\)

Suy ra \({a^2}\sqrt {bc}  + {b^2}\sqrt {ac}  + {c^2}\sqrt {ab}  \le \frac{{{a^2}b + {b^2}a + {a^2}c + {c^2}a + {b^2}c + {c^2}b}}{2}\) (1)

Mặt khác theo BĐT côsi cho ba số dương ta có

\({a^2}b \le \frac{{{a^3} + {a^3} + {b^3}}}{3},\,\,{b^2}a \le \frac{{{b^3} + {b^3} + {a^3}}}{3},\,\,{a^2}c \le \frac{{{a^3} + {a^3} + {c^3}}}{3},\)

\({c^2}a \le \frac{{{c^3} + {c^3} + {a^3}}}{3},\,\,{b^2}c \le \frac{{{b^3} + {b^3} + {c^3}}}{3},\,\,{c^2}b \le \frac{{{c^3} + {c^3} + {b^3}}}{3}\)

Suy ra \({a^2}b + {b^2}a + {a^2}c + {c^2}a + {b^2}c + {c^2}b \le 2\left( {{a^3} + {b^3} + {c^3}} \right)\) (2)

Từ (1) và (2) suy ra \({a^2}\sqrt {bc}  + {b^2}\sqrt {ac}  + {c^2}\sqrt {ab}  \le {a^3} + {b^3} + {c^3}\)

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi \(a = b = c\).

 

Loại 2: Kĩ thuật tách, thêm bớt, ghép cặp

  • Để chứng minh BĐT ta thường phải biến đổi (nhân chia, thêm, bớt một biểu thức) để tạo biểu thức có thể giản ước được sau khi áp dụng BĐT côsi.
  • Khi gặp BĐT có dạng \(x + y + z \ge a + b + c\)(hoặc \(xyz \ge abc\)), ta thường đi chứng minh \(x + y \ge 2a\)(hoặc\(ab \le {x^2}\)), xây dựng các BĐT tương tự rồi cộng(hoặc nhân) vế với vế ta suy ra điều phải chứng minh.
  • Khi tách và áp dụng BĐT côsi ta dựa vào việc đảm bảo dấu bằng xảy ra(thường dấu bằng xảy ra khi các biến bằng nhau hoặc tại biên).

Ví dụ:

Cho \(a,b,c\) là số dương. Chứng minh rằng:

a) \(\frac{{ab}}{c} + \frac{{bc}}{a} + \frac{{ac}}{b} \ge a + b + c\)

b)  \(\frac{a}{{{b^2}}} + \frac{b}{{{c^2}}} + \frac{c}{{{a^2}}} \ge \frac{1}{a} + \frac{1}{b} + \frac{1}{c}\)

Hướng dẫn:

a) Áp dụng BĐT côsi ta có \(\frac{{ab}}{c} + \frac{{bc}}{a} \ge 2\sqrt {\frac{{ab}}{c}.\frac{{bc}}{a}}  = 2b\)

Tương tự ta có \(\frac{{bc}}{a} + \frac{{ac}}{b} \ge 2c,\,\,\frac{{ac}}{b} + \frac{{ba}}{c} \ge 2a\).

Cộng vế với vế các BĐT trên ta được

\(2\left( {\frac{{ab}}{c} + \frac{{bc}}{a} + \frac{{ac}}{b}} \right) \ge 2\left( {a + b + c} \right) \Leftrightarrow \frac{{ab}}{c} + \frac{{bc}}{a} + \frac{{ac}}{b} \ge a + b + c\) ĐPCM

Đẳng thức xảy ra khi \(a = b = c\) .

b) Áp dụng BĐT côsi ta có \(\frac{a}{{{b^2}}} + \frac{1}{a} \ge 2\sqrt {\frac{a}{{{b^2}}}.\frac{1}{a}}  = \frac{2}{b}\)

Tương tự ta có \(\frac{b}{{{c^2}}} + \frac{1}{b} \ge \frac{2}{c},\,\,\frac{c}{{{a^2}}} + \frac{1}{c} \ge \frac{2}{a}\)

Cộng vế với vế các BĐT trên ta được

\(\frac{a}{{{b^2}}} + \frac{b}{{{c^2}}} + \frac{c}{{{a^2}}} + \frac{1}{a} + \frac{1}{b} + \frac{1}{c} \ge \frac{2}{a} + \frac{2}{b} + \frac{2}{c} \Leftrightarrow \frac{a}{{{b^2}}} + \frac{b}{{{c^2}}} + \frac{c}{{{a^2}}} \ge \frac{1}{a} + \frac{1}{b} + \frac{1}{c}\) ĐPCM.

Đẳng thức xảy ra khi \(a = b = c\) .

Tag với:Bất đẳng thức đại số 10

Bài liên quan:

  • 1. Từ các chữ số 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, có thể lập được bao nhiêu số tự nhiên chẵn gồm 4 chữ số đôi một khác nhau?
  • 2. Một người ngồi trên đu quay có đường kính 115 m, quan sát hai đỉnh tháp $B,\,C$ cách nhau một khoảng $BC=345$ m (minh họa như hình dưới). Biết rằng tâm $O$ của đu quay là trung điểm của đoạn thẳng $BC$. Tính góc quan sát nhỏ nhất (góc $\widehat {BAC}$) từ vị trí người đó đến hai đỉnh tháp (kết quả theo đơn vị độ, làm tròn đến hàng phần trăm).
  • 3. Yêu cầu cần đạt lớp 10 – MÔN TOÁN -.doc
  • 4. KHBD TOÁN 10 CÁNH DIỀU CHUYÊN ĐỀ HỌC TẬP WORD
  • 5. BỘ TÀI LIỆU DẠY THÊM MÔN TOÁN 10 – KNTT – FILE WORD 2023

Reader Interactions

Để lại phản hồi Huỷ trả lời

Sidebar chính

Bài viết mới

  • Cho $\sin \alpha = \frac{5}{13}$ với $\frac{\pi}{2} < \alpha < \pi$. Tính các giá trị lượng giác $\cos \alpha$, $\tan \alpha$, $\cot \alpha$ và giá trị biểu thức $M = \frac{2\tan \alpha - \cos \alpha}{1 + \sin \alpha \cot \alpha}$ 10/09/2026
  • Cho $\cos \alpha = -\frac{4}{5}$ với $\pi < \alpha < \frac{3\pi}{2}$. Tính các giá trị lượng giác còn lại của góc $\alpha$ và giá trị biểu thức $P = \frac{\sin \alpha + 2\cos \alpha}{\tan \alpha - \cot \alpha}$ 10/09/2026
  • Một ròng rọc tời có bán kính $20\text{ cm}$ quay đều ngược chiều kim đồng hồ với tốc độ $45\text{ vòng/phút}$ để kéo kiện hàng. Tính góc lượng giác ròng rọc quay được sau $8\text{ giây}$ và độ cao kiện hàng được nâng lên 10/09/2026
  • Một cánh quạt của tuabin gió có chiều dài $40\text{ m}$ quay đều theo chiều kim đồng hồ với tốc độ $18\text{ vòng/phút}$. Tính số đo của góc lượng giác (theo radian) mà cánh quạt quét được sau $25\text{ giây}$ và độ dài quãng đường đầu mút cánh quạt vạch nên trong thời gian đó 10/09/2026
  • Một kim phút của đồng hồ có chiều dài $12\text{ cm}$. Tính góc lượng giác mà kim phút quét được từ $7\text{ giờ } 10\text{ phút}$ đến $7\text{ giờ } 45\text{ phút}$ và quãng đường đầu mút kim phút vạch nên 10/09/2026

Mục lục

  • 1. CHUYÊN ĐỀ TOÁN 10 CHÂN TRỜI SÁNG TẠO ĐẦY ĐỦ FILE WORD 2023
  • 2. GIÁO ÁN (KHBD) TOÁN 10 – SGK Chân trời – 2022
  • 3. GIÁO ÁN (KHBD) TOÁN 10 – SGK Kết nối – 2022
  • 4. GIÁO ÁN (KHBD) TOÁN 10 – SGK Cánh diều – 2022
  • 5. Học toán lớp 10
  • 6. Chuyên đề Toán 10 (CTST) – HK1

Booktoan.com (2015 - 2026) Học Toán online - Giải bài tập môn Toán, Sách giáo khoa, Sách tham khảo và đề thi Toán.
Giới thiệu - Liên hệ - Bản quyền - Sitemap - Quy định - Hướng dẫn.