THÁNG : 5 / 2020
CHUYÊN ĐỀ :
ÁP DỤNG BẤT ĐẲNG THỨC CAUCHY VÀ BUNHIACOPSKI
ĐỂ TÌM GIÁ TRỊ LỚN NHẤT, GIÁ TRỊ NHỎ NHẤT
Giáo viên báo cáo: Nguyễn Thị Đường
A. LÍ THUYẾT CƠ BẢN :
I/ Bất đẳng thức Cô -si ( cauchy):
Với 2 số không âm a;b
2
2
2
2
2
a 2 b 2 �2ab ( vì (a b) �0 � a 2ab b �0 � a b �2ab )
a+b 2 ab ( tương tự )
+ Với a ≥ 0, b ≥ 0 thì a + b ≥ 2 ab (1)
Dấu ‘ = ‘ xảy ra khi a = b
Từ đẳng thức (1) ta suy ra:
+ Nếu a.b =k ( khơng đổi) thì min (a +b) = 2 k a = b
k2
+ Nếu a +b = k (không đổi ) thì max( a.b) =
4
a=b
+ Với a1, a2, a3, …., an ≥ 0 thì a1+ a2 + a3 + ….+ an ≥ n n a1 .a 2 .a3 ...a n ( 2)
Dấu ‘ = ‘ xảy ra khi a1 = a2 = a3 = …..= an
Từ đẳng thức (2) ta suy ra:
+ Nếu a1.a2.a3 …. an = k (không đổi ) thì Min(a1+ a2 + a3 + ….+ an ) = n n k
a1 = a2 = a3 = …..= an
+ Nếu a1+ a2 + a3 + ….+ an = k (khơng đổi ) thì m
+ Mở rộng của BĐT Cô- si
1.
Với 3 số a, b, c không âm
a+b+c 33 abc
Dấu “=” xảy ra a b c
2.
Với 4 số a, b, c ,d không âm
a+b+c+d 44 abcd
THÁNG : 5 / 2020
Dấu “=” xảy ra a b c d
3. Đối với n số không âm: a 1 , a 2 , a3 ,....., a n 0
Ta có: a1 a 2 a3 .... a n n n a1 a 2 a3 ...a n
Dấu “=” xảy ra a1 a 2 a3 ... a n
+ Biến dạng :
(a b) 2 �4ab
1 1
4
�
a b a b
m2 n2 p 2 (m n p)2
�
với x;y;z >0
x
y
z
x yz
II/ Bất đẳng thức Bunhiakopski .
+Với 4 số a;b;c;d ta có : (ac bd )2 �(a 2 b 2 )(c 2 d 2 )
Dấu ‘ =’ xảy ra khi
a b
c d
+Tổng quát : Cho hai bộ x1 , x2 ,..., xn � y1 , y2 ,..., yn
2
2
2
2
2
2
Ta có: x1. y1 x2 . y2 ... xn . yn � x1 x2 ... xn y1 y2 ... yn
2
Dấu bằng xảy ra �
x1 x2
x
... n .
y1 y2
yn
B. BÀI TẬP ÁP DỤNG:
3
1
1
1
Bài 1 : Cho a;b;c >0 và a b c � . Tìm GTNN của S a 2 2 b2 2 c 2 2
2
Bài giải : ( Áp dụng bất đẳng thức Bunhiacopsky)
(a 2
1 2
4
1
1
4
)(1 42 ) �(a ) 2 � a 2 2 �
(a )
2
b
b
b
b
17
Tương tự:
S a2
1
1
1 � 1 (a b c 4 4 4 )
2
2
b
c
a b c
17
b2
c2
a2
b
c
a
THÁNG : 5 / 2020
abc
4 4 4
1
1
1
3 51
(16a ) (16 b ) (16c ) 15(a b c ) �16 16 16 15.
a b c
a
b
c
2 2
(Áp dụng BĐT Cô si )
Suy ra : S �
=> S Min
1 51
51
.
17 2 2 17
4
�
16a
�
a
�
4
�
16b
�
b
�
51
4
1
�
16c
� a= b= c =
khi �
c
2 17
2
�
3
�
�a b c �2
�
�a; b; c 0
�
�
Bài 2: Cho a;b;c là các số dương thỏa mãn a+b+c �12
Tìm GTNN của P
a
b
c
b
c
a
Bài giải
a
b
c 2 a2 b2 c 2
a b b c c a
)
Ta có : P ( ) 2(
b
c a
b
c
a
c
a
b
2
Áp dụng BDT Cô si cho 4 số dương :
Ta có :
a2 a b a b
c �4a
b
c
c
b2 b c b c
a �4b
c
a
a
c2 c a c a
b �4c
a
b
b
=> P 2 (
a2 a b a b
b2 b c b c
c2 c a c a
c) (
a) (
b) (a b c) �
b
c
a
c
c
a
a
b
b
3(a+b+c) �3.12 =36
Vì P>0 => P �6
THÁNG : 5 / 2020
PMin 6 Khi a =b =c = 4
Bài 3 : Tìm GTNN của : A x 2 y 3 biết x+y = 6
Áp dụng BĐT Bunhiacosky ( A �0)
A2 ( x 2 y 3) 2 �(12 12 )( x 2 y 3) 2(6 5) 2
=>A � 2
AMin
� 5
x
�x 2 y 3 �
� 2
�
2 khi �
�
�x y 6
�y 7
� 2
Tìm GTNN của M
Bài 4:
2
x12 x22 .... x2017
x1 ( x2 x3 .... x2017 )
Bài giải:
2016M
2
( x12 2016 x22 ) ( x12 2016 x22 ) .... ( x12 2016 x2017
)
x1 ( x2 x3 .... x2017 )
2 2016.x1 ( x2 x3 .... x2017 )
2016 M �
2 2016
x1 ( x2 x3 .... x2017 )
Áp dụng BĐT cô si
M�
2
2016
M Min
2
Khi
2016
x1
x2 x3 .... x2017
2016
Bài 5 : Cho a3 b3 2 ;a >0; b >0 . Tìm GTLN của N= a + b
Bài giải
+ Chứng minh BĐT : a3 b3 �ab(a b) ;
a3 b3 (a b)(a2 b2 ab) �(a b)(2ab ab) ab(a b)
+ a3 b3 �ab(a b) => 3(a3 b3 ) �3ab(a b) � 4(a 3 b3 ) �a 3 b3 3ab(a b) (a b)3
Nên 23 �(a b)3 � N a b �2
N Max 2 khi a = b = 1
Bài 6 : Cho a;b;c là các số thực dương thỏa mãn abc=1 . Tìm GTLN của :
THÁNG : 5 / 2020
P
ab
bc
ca
5 5
5
5
a b ab b c bc c a 5 ca
5
Bài giải
+ Ta chứng minh BĐT : a 5 b5 �a3b 2 a 2b3 a 2b 2 (a b)
+Ta có
a 5 b5 ab �a 3b 2 a 2b 3 ab a 2b 2 (a b ) ab ab[ab(a b) 1] ab[ab(a b) abc] a 2 b 2 (a b c )
ab.
abc(a b c)
abc
ab.
c
c
Vậy a 5 b5 ab �ab.
abc
ab
c
�
hay 5 5
(1)
c
a b ab a b c
bc
a
�
(2)
5
b c bc a b c
Tương tự :
5
ac
b
�
(3)
5
a c ac a b c
5
Từ (1)(2)(3) Suy ra :
P
ab
bc
ca
abc
5 5
5
�
1
5
5
a b ab b c bc c a ca a b c
5
PMax 1 khi a= b= c=1
Bài 7: Cho a;b >0 ; a+b �1 . Tìm GTNN của : A a b
Bài giải
��
a
b 2 ab
+Ta có : 1 �
+ A ab
ab
1
4
1 1
a a
1
b b
1
15 1 1
2 (
)(
) ( 2 2)
2
2
2
a b
2 2 16a
2 2 16b
16 a b
3 3 15 2
15 2 � . 9
a
a
1
b
b
1
�3( 3 . .
3 . .
)+ .
4 4 16 1
16 ab
2 2 16a 2
2 2 16b 2
4
AMin 9 Khi a =b=
1
2
1 1
a2 b2
THÁNG : 5 / 2020
A
Bài 8: Cho xy =1 và x;y >0 . Tìm GTLN của :
1
1
4
4
x y
x y2
2
Bài giải
2
A
�x �
�y �
��
2
�x �
�y �
��
1
1
x2 y 2
x2 y 2
3
3
x 2 y 4 x 4 y 2 x 2 .xy y 4 x 4 xy. y 2 �x �
x �x �
�y � 1 y [ �y � 1]
��
��
�t 2 t �
t2
t2
(t 1)2 (t 1)
3
1 �3
1� 1
�1 t 0
t 1 t (t 3 1)
t3 1
�t 1 �
AMax 1 khi t = 1 => x =y = 1
Bài 9: Cho x;y;z >0 thỏa mãn xyz =1 . Tìm GTLN của :
A
1
1
1
3 3
3
3
x y 1 y z 1 z x3 1
3
Bài giải
+ Ta có : x3 y 3 �xy ( x y ) => x3 y 3 1 �xy ( x y ) xyz xy(x y z)
1
1
1
+ A x3 y3 1 y3 z 3 1 z 3 x3 1
1
1
1
z
x
y
�
=
xy ( x y z ) yz ( x y z ) xz ( x y z ) xyz ( x y z ) yzx( x y z ) xzy ( x y z )
x yz
1
x yz
AMax 1 khi x =y = z= 1.
Bài 10: Cho a;b;c >0 và a+b+c =2016. Tìm GTNN của :
M a 2 ab b 2 b 2 bc c 2 c 2 ca a 2
Bài giải
+ Ta có 2 a 2 ab b 2 3(a b)2 (a b) 2 �a b
Tương tự 2 b2 bc c 2 �b+c
2 c 2 ca a 2 �c+a
THÁNG : 5 / 2020
Nên suy ra
2M �2 (a+b+c) =2. 2016
=>M �2016
=> AMin 2016 khi a =b =c = 2016:3 =672
Bài 11 : Cho x;y;z>0 . Tìm GTNN của : A
x y
z
yz
zx
x
y
Bài giải
+Ta chứng minh 2(a b) � a b
+Ta có 2 A
�
x y
z
2( x y )
2( y z )
2( z x)
z
x
y
y z
x
+ Suy ra A �3 2
z x �x
z �� y
�
�
�z
� �
�z
y
x
�
��
AMin 3 2
z
y
�� x
�
��
�y
��
y�
��2 2 2 6
x�
�
khi x =y =z
Bài 12 : Cho a;b;c >0 và a+b+c =3 . Tìm GTNN của : A
a2
b2
c2
a 2b 2 b 2c 2 c 2a 2
m2 n2 p 2 (m n p)2
�
Bài giải: + Chứng minh BĐT :
với x;y;z >0
x
y
z
x yz
+Ta có : A
(a b c)2
9
a2
b2
c2
�
2
2
2
2
2
2
2
a b c 2(a b c ) 3 2(a b 2 c 2 )
a 2b b 2c c 2a
9
9
�
1
2
(a b c )
32
3 2.
3 2.
3
3
AMin 1 Khi a=b=c = 1.
Bài 13: Cho x;y >0 và x+y+xy =8 . Tìm GTNN của : A x 2 y 2
Bài giải
+Ta có x +y �2 xy
=>xy + 2 xy �8 hay
2
xy 1 �9
THÁNG : 5 / 2020
=> xy 1 �3
=>xy �4
+ Ta có 9 xy ( x y 1)2 x 2 y 2 1 2( x y xy ) x 2 y 2 17
2
Vì xy �4 => 9 –xy �5 => 9 xy �25 � x 2 y 2 17 �25
2
Suy ra A �8
Vậy AMin 8 khi x = y =2
1
1
1
Bài 14 : Cho x;y;z >0 và xyz =1 . Tìm GTNN của : A ( x 1)2 ( y 1) 2 ( z 1) 2
Bài giải
+ Áp dụng BĐT cô si với 3 số khơng âm ta có :
1
x 1 x 1
1 3
�3 3
2
( x 1)
8
8
64 4
1
3
x 1
=> ( x 1) 2 �4 4
Dấu “ =” xảy ra khi x =1
Tương tự đối với y ; z
1
1
1
3 x y z 3 9 3 3 xyz 3 3
�
+ A ( x 1)2 ( y 1) 2 ( z 1) 2 �3.
4
4
4
4
4
1
a
1
b
Bài 15: Cho a �10; b �100 ; c �1000. Tìm GTNN của : A a b c
1
c
Bài giải
1
a
1
b
Ta có : A a b c
1
c
1
1
1
1
1
1
99
9999
999999
(
a )(
b )(
c )
a
b
c
100
a
10000
b
1000000
c 100
10000
1000000
1
1
1
99
9999
999999
�2(
)
.10
.100
.1000 =1110.111
10 100 1000 100
10000
1000000
Vậy AMin 1110.111 khi a =10 ; b = 100; c =1000.
Bài 16 : Cho x;y;z >0 thỏa mãn x+y +z �
1 1 1
20
. Tìm GTNN của A x y z x y z
11
THÁNG : 5 / 2020
Bài giải
1
1
1
1089
1
1089
1
1089
1
689
689
689
Ta có A x y z x y z = ( 400 x x ) ( 400 y y ) ( 400 z z ) ( 400 x 400 y 400 z)
�2
1089
1089
1089 689 20 1489
2
2
.
400
400
400 400 11 220
Vậy AMin
1489
20
khi x = y =z =
220
33
Bài 17: Cho 3 số thực dương a;b;c thỏa mãn a+b+c =2. Tìm GTLN của:
A
ab
bc
ca
2c ab
2a bc
2b ac
Bài giải
+ Ta có
ab
ab
ab
ab � 1
1 �
� .�
�
2c ab
(a b c)c ab
(b c )(c a ) 2 �b c c a �
+ tương tự đối với 2 hạng tử còn lại
Ta suy ra A
ab
bc
ca
1 �ab
ab
bc
bc
ca
ca �
� �
�
2c ab
2a bc
2b ac 2 �b c c a b a a c c b b a �
1 �ab ca ab bc bc ca � 1
�
� .( a b c) 1
2 �b c
ca
ab � 2
A �1 => AMax 1 Khi a =b=c =
2
3
Bài 18 : Cho a;b>0 và a+b �1 . Tìm GTNN của : A a 2 b2 ab
Bài giải
Ta có A (a 2
�2
1
1
1
1
29 1 1
) (b 2
) ab (
) ( 2 2)
2
2
2
2
16a
16b
32a 32b
32 a b
1
1
1
1
29
2
2
ab .2 2 2 .
16
16
32
ab
32 a 2b 2
�
�
=1 �ab
1 � 29
1
29
�1 2 ab.
�
16ab � 16ab
16ab 4(a b) 2
1 1
a 2 b2
THÁNG : 5 / 2020
1
2
29 35
4
4
=1+
A�
35
35
1
=> AMin
Khi a =b =
4
4
2
Bài 19: Cho x;y;z >0 và x+y+z =2 . Tìm GTNN của : A
x2
y2
z2
yz zx x y
Bài giải
Áp dụng BĐT cô si cho 2 số dương:
2
x2
x2
2
k ( y z ) �2
.k 2 ( y z ) 2kx ;(k>0) với Điểm rơi x y z
3
yz
yz
=> k 2
1
4
x2
y2
z2
x2
1
y2
1
z2
1
( y z)
(x z )
( y x) +Ta có A
yz zx x y
yz 4
zx 4
x y 4
1
1
x2 1
y2 1
z2 1
( x y z ) �2
. ( y z) 2
. (x z ) 2
. ( y x) ( x y z )
2
2
yz 4
x z 4
yx 4
=(x+y+z)-
1
1
( x y z ) = ( x y z ) =1
2
2
2
3
Suy ra Min A= 1 khi x y z .
Bài 20: Cho các số x;y;z không âm, không đồng thời bằng 0; thỏa mãn
1
1
1
�1
x 1 y 2 z 3
1
Tìm GTNN của : A x y z x y z
1
1
1
9
+ Ta có : 1 �x 1 y 2 z 3 �x y z 6 � x y z �3
m 2 n 2 p 2 (m n p ) 2
�
(Áp dụng BĐT :
với x;y;z >0)
x
y
z
x yz
+ Áp dụng BĐT cô si :
THÁNG : 5 / 2020
A(
x yz
1
8( x y z )
x yz
1
8.3 10
)
�2
.
9
x yz
9
9
x yz 9
3
Vậy Min A =
10
Khi x+y+z =3;( x;y;z không âm, không đồng thời bằng 0)
3
Bài 21 : Cho xyz =1 ; x +y +z = 3 . Tìm GTNN của : P x16 y16 z16
Bài giải
m 2 n 2 p 2 (m n p ) 2
�
+ Áp dụng BĐT:
với x;y;z >0; một cách liên tục
x
y
z
x yz
2
�( x 4 y 4 z 4 )2 �
16
16
16
�
4
4
4 4
Ta có : P x y z ( x8 y8 z 8 )2 �
3
� (x y z )
�
��
111
3
33
4
8
8
�( x 2 y 2 z 2 )2 �
�( x y z ) 2 � �32 �
�
�
�
� � �
2
2
2 8
3
3
� ( x y z ) ��
� �3 � 3
��
3
7
7
3
3
3
37
Suy ra Min P = 3 khi x =y =z = 1.
Bài 22: Cho a;b;c > 0 thỏa mãn a+b +c = 3. Tìm GTNN của: A
2
2
2
2
2
1 a 1 b 1 c2
Bài giải
+ Ta có :
2
a( a 1) 2
�2
�
a
2
2
a
2 a �2 a
� 2
�
1 a2 �
1 a
1 a2
�
Tương tự ta có :
2
�2 b
1 b2
2
�2 c
1 c2
Nên suy ra : A
2
2
2
�2-a + 2- b + 2 – c = 6 – (a+b+c) =6 -3 =3
2
2
1 a 1 b 1 c2
Min A = 3 khi a = b= c = 1.
� 1 �
� 1 �
1 2 �
�
2 �
� x �
� y �
1
Bài 23. Cho x>0;y>0 và x + y = 1 .Tìm GTNN của : A �
THÁNG : 5 / 2020
Bài giải
1 � 1 �
1 � 1�
1 � 1�
1 � 1 �( x 1)( y 1)
xy
�
�
� �
� �
� �
1 2 �
1 2 �= �
1 �
1 ��
1 �
1 �= �
1 �
1 �
Ta có : A �
.
�
�
�
�
� x �
� y � � x�
� y �� x �
� y� � x�
� y�
� 1 �( y )( x)
� 1�
� 1�
� 1�
1 �
1 �
=
�
�
� �
� x�
�
� xy
� y�
1 �
1 �
=�
.
�
x
y
=1
1 �1 1 �
1 x y
1
1
2
� � 1
1
1
xy �x y �
xy
xy
xy xy
xy
( x y)2 1
4
4
Mặt khác Áp dụng BĐT : xy �
=>A
�1
2
1
9
1
. Vậy Min A = 9 . Khi x = y =
2
4
Bài 24 : Cho x;y;z >0 thỏa mãn xy + yz + zx �3 . Tìm GTNN của :
A
x4
y4
z4
y 3z z 3x x 3 y
Bài giải
+ Ta chứng minh : ( x y z )2 �3(xy yz zx) 9
Hay x y z �3
+ Áp dụng BĐT cơ si cho 4 số dương ta có :
x4
y 3z 1 1
x 4 y 3z 1 1
�4 4
.
. . x
y 3z
16
4 4
y 3z 16 4 4
x4
y 3z 1
�y 3z 1 1 �
�x �
� x
Nên :
y 3z
4 4�
16
2
� 16
Tương tự :
y4
z 3x 1
�y
z 3x
16
2
z4
x 3y 1
�z
x 3y
16
2
THÁNG : 5 / 2020
Suy ra A
�x
x4
y4
z4
y 3z z 3 x x 3 y
y 3z 1
z 3x 1
x 3y 1 3
3 3
3 3
y
z
( x y z ) � .3
16
2
16
2
16
2 4
2 4
2 4
Vậy Min A =
3
. Khi x =y =z = 1 .
4
Bài 25: Cho x;y;z >0 thỏa mãn x +y +z = 1. Tìm GTNN của :
A x 2 xy y 2 y 2 yz z 2 z 2 zx x 2
Bài giải
+ Ta có : x 2 xy y 2 ( x y )2 xy �( x y )2
( Áp dụng BĐT : (a b)2 �4ab ).
+ Tương tự :
y 2 yz z 2 �
( x y ) 2 3( x y ) 2
4
4
Nên suy ra : x 2 xy y 2 �
3(y z )
2
;
z 2 zx x 2 �
3( x y )
2
3(z x)
2
Vậy A x 2 xy y 2 y 2 yz z 2 z 2 zx x 2
�
3( x y )
3(y z )
3(z x)
3( x y z ) 3
2
2
2
=>Min A = 3 . Khi x =y =z =
1
3
1
1
1
Bài 26: Cho x;y;z>0 thỏa mãn x y z 3 . Tìm GTNN của :
2 x2 y 2
2 y2 z2
2z 2 x2
A
xy
yz
xz
Bài giải
+ Áp dụng BĐT Bunhicosky
2
(2 x 2 y 2 )( 2 12 ) �( 2. 2 x y.1) 2 (2 x y ) 2
1
3
y 2۳ .(2 x y)
=> 2 x 2 �
2x2 y 2
xy
1 (2 x y)
.
xy
3
1 �2
�
3 �y
1�
�
x�
THÁNG : 5 / 2020
Tương tự ta có :
2 y2 z2
1 �2 1 �
� � �
yz
3 �z y �
2z 2 x2
1 �2 1 �
� � �
zx
3 �x z �
Do đó : A
�
2 x2 y 2
2 y2 z2
2z 2 x2
xy
yz
xz
1 �2 1 2 1 2 1 � 1 �1 1 1 � 1
.3 � �
.3. 3 3
� �
3 �y x z y x z � 3 �x y z � 3
Vậy Min A = 3 Khi x = y= z = 3 .
Bài 27: Cho a;b;c > 0 thỏa mãn abc =1. Tìm GTNN của :
A
a3
b3
c3
(1 b)(1 c) (1 a)(1 c) (1 b)(1 a)
Bài giải
+Áp dụng BĐT cô si cho 3 số dương :
a3
b 1 c 1
a3
b 1 c 1 3
�3 3
.
.
a
(1 b)(1 c )
8
8
(1 b)(1 c ) 8
8
4
Tương tự :
b3
a 1 c 1 3
� b
(1 a)(1 c)
8
8
4
c3
a 1 b 1 3
� c
(1 a)(1 b)
8
8
4
Ta có :
a3
b3
c3
b 1 c 1 a 1 c 1 a 1 b 1 3
� (a b c)
(1 b)(1 c) (1 a )(1 c) (1 b)(1 a)
8
8
8
8
8
8
4
a3
b3
c3
1
3
(a b c 3) � (a b c)
(1 b)(1 c) (1 a )(1 c) (1 b)(1 a ) 4
4
a3
b3
c3
3
1
1
3
A
� ( a b c) (a b c 3) (a b c)
(1 b)(1 c) (1 a)(1 c) (1 b)(1 a) 4
4
2
4
1
3 1
3 3
� .3 3 abc .3.1
2
4 2
4 4
THÁNG : 5 / 2020
Vậy Min A =
3
, Khi a = =b = c= 1 .
4
C. BÀI TẬP :
1. Cho a,b,c > 0 và a + b + c = 1
1
a
1
b
1
c
Tìm GTNN của A = (1+ ) (1+ ) (1+ )
2. Cho a,b, > 0 và a + b = 1
Tìm GTNN của B =
2
3
2
ab
a b2
3. Cho a,b,c > 0
a) Tìm GTNN của C =
a
b
c
bc c a a b
b) Tìm GTNN của D =
a
b
c
bc c a a b
bc c a a b
a
b
c
4. Cho x,y,z
3
và x + y + z = 1
4
Tìm GTLN E =
4x 3 4 y 3
4z 3
5. Cho a,b,c 0 và a + b + c = 1
Tìm GTLN của F = a b a c b c