Cách tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của biểu thức chứa hai biến số pot

6 8.6K 40
Cách tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của biểu thức chứa hai biến số pot

Đang tải... (xem toàn văn)

Thông tin tài liệu

về một cách tìm giá trị lớn nhất , nhỏ nhất của biểu thức chứa hai biến số Đỗ Bá Chủ Thái Bình tặng www.mathvn.com Cú nhiu phng phỏp tỡm giỏ tr ln nht (GTLN) , giỏ tr nh nht (GTNN) ca mt biu thc cú t mt bin s tr lờn . Bi vit ny chỳng tụi xin trao i v phng phỏp tỡm cc tr ca biu thc hai bin s nh min giỏ tr , trong ú hai bin b rng buc bi mt iu kin cho trc . Bi toỏn : Cho cỏc s thc x , y tho món iu kin : G(x ; y) = 0 ( hoc G(x; y )0 hoc G(x; y )0 ) . Tỡm GTLN , GTNN ( nu cú ) ca biu thc P = F(x ; y). Cỏch gii : Gi T l min giỏ tr ca P . Khi ú m l mt giỏ tr ca T khi v ch khi h sau cú nghim (x ; y): (;) 0 (;) = = Gxy F xy m ( hoc (;) 0 (;) = Gxy F xy m hoc (;) 0 (;) = Gxy F xy m ) Sau ú tỡm cỏc giỏ tr ca tham s m mt trong cỏc h trờn cú nghim . T ú suy ra min giỏ tr T ca P , ri suy ra GTLN , GTNN ( nu cú ) ca P. Sau õy l cỏc bi toỏn minh ho . Bi toỏn 1 : Cho hai s thc x , y tho món iu kin : ( ) 33 33 3 (1) 1 x xyy+ =xy Tỡm GTLN , GTNN ca biu thc =++ 3 33 F xyxy . Li gii : Gi T 1 l min giỏ tr ca F . Ta cú 1 mT h sau cú nghim: ( ) 33 33 3 3 33 (1) 1 x xyy xyxym + = ++ = xy t : 3 3 3 S xy Pxy =+ = . Ta cú 2 ,,:4 x ySPS P H trờn 22 30 23 S SP S Sm S Pm PmS = + = += = Ta cú : 2 22 2 4( ) 440 3 SS SPS SS S 04 T ú h PT u cú nghim 2 () 2 3 f SS S m=+= cú nghim 0S 4 . Vỡ hm bc hai f(S) ng bin trờn [ ] 0;4 nờn PT f(S) = 3m cú nghim 04S (0) 3 (4) 0 3 24fmf m . Do ú 0m 8 [ ] 1 0;8T = Vy minF = 0 , maxF = 8. Bi toỏn 2 : Cho cỏc s thc x, y tho món : 3 22 x-xy+y Tỡm GTLN , GTNN ca biu thc 22 Q = x + x y -2 y Li gii : Gi T 2 l min giỏ tr ca Q . Ta cú 2 mT h sau cú nghim: 3 22 22 x-xy+y (1) x+xy-2y=m (2) Nếu y = 0 thì hệ (1),(2) ⎧ ≤ ⎪ ⇔ ⎨ = ⎪ ⎩ 2 2 3x x m , suy ra trường hợp này hệ có nghiệm (x ; 0) ⇔≤ ≤03m Nếu y 0 thì đặt x = ty ta có hệ : ≠ ⎧ −+ ≤ ⎨ +− = ⎩ 22 22 (1)3( (2) ( yt t yt t m 3) 4) 2)tt+−Từ (4) ta phải có m( > 0 và thay 2 2 2 2 m y tt = + − vào (3) được −+ ≤ +− 2 2 (1) 3 2 mt t tt Trường hợp này hệ (1),(2) có nghiệm ⎧ +− ⎪ ⇔ ⎨ −+ ≤ ⎪ +− ⎩ 2 2 2 m( 2) > 0 Ö (1) 3 2 tt H mt t tt có nghiệm ⎡ > ⎧ ⎪ ⎢ ⎨ ⎢ ≤ ∈ −∞ − ∪ +∞ ⎪ ⎢ ⎩ ⇔ ⎢ < ⎧ ⎢ ⎪ ⎢ ⎨ ≥∈− ⎢ ⎪ ⎩ ⎣ 0 3 () ã Ö ( ; 2) (1; ) 0 3 () ã Ö ( 2;1) m ft c nghimt m m ft c nghimt m ( I ) ( với − + = + − 2 2 1 () 2 tt ft tt , { } \2;1t ∈−R ) Ta có : −+ ′ = +− 2 22 26 () (2 1tt ft tt () ) , t ′ = 0 ± ⇔= 37 2 t f Bảng biến thiên của hàm f(t) t −∞ - 2 −37 2 1 37 2 + + ∞ f’(t) + + 0 - - 0 + −127 9 + ∞ 1 + ∞ f(t) 1 −∞ − ∞ 12 7 9 + Từ bảng biến thiên ta có ( I ) ⎡ > ⎧ ⎪ ⎢ ⎨ + ⎢ ≤ ⎪ ⎢⎡ <≤−+ ⎩ ⇔⇔ ⎢⎢ < ⎧ − −≤< ⎢⎢ ⎣ ⎪ ⎢ ⎨ − ⎢ ≥ ⎪ ⎢ ⎩ ⎣ 0 122 3 012 9 0 127 0 127 3 9 m m m m m m 7 Kết hợp các trường hợp trên ta được : −− ≤ ≤−+127 127m . Do đó ⎡⎤ =−− −+ ⎣⎦ 3 127;127T . Vậy minQ = 127−− , maxQ = 127−+ ( Bài này các bạn có thể tham khảo hướng dẫn giải đề số 4 - THTT tháng 6/2007 ) Bài toán 3 : Cho hai số thực x, y thoả mãn : 22 916683(18) x yxy xy+++≤− Tìm GTNN của biểu thức = ++ +(1)(1Kxx yy ) Lời giải : Gọi T 3 là miền giá trị của K . Ta có mT 3 ∈ ⇔ ) hệ sau có nghiệm: 22 916683(18 (1)(1) x yxy xy xx yy m ⎧ +++≤− ⎨ ++ += ⎩ Hệ trên ⎧ −≤ + ≤ ⎧ +++−≤ ⎪⎪ ⇔⇔ ⎨⎨ +++=+ +++=+ ⎪⎪ ⎩ ⎩ 2 22 22 33 4 1 (5) (3 4 ) 2(3 4 ) 3 0 111 111 ()() (6) ()() 222 222 xy xy xy xym xym Dễ thấy : nếu 1 2 m thì hệ vô nghiệm ≤− Với 1 2 m , xét trong mặt phẳng toạ độ Oxy ta có : tập hợp nghiệm của (5) là miền mặt phẳng >− (H) ở giữa hai đường thẳng song song 1 :3 4 3 0dxy + += và dx 2 :3 4 1 0 + y−= có chứa cả biên là hai đường thẳng và , còn tập hợp nghiệm của (6) là đường tròn (C) có tâm I( 1 d 2 d 1 2 − ; 1 2 − ) , bán kính 1 2 Rm=+ . Trường hợp này hệ (5),(6) có nghiệm ⇔ (C) và (H) có điểm chung ⇔ 1 11 (; ) 10 2 100 dId R m m≤⇔ ≤ +⇔≥− 49 ( thoả mãn m > 1 2 − ) . Do đó 3 49 ; 100 T ⎡⎞ =− +∞ ⎟ ⎢ ⎣⎠ . Vậy =− 49 min 100 K ( không tồn tại maxK) . (Bạn đọc tự vẽ hình minh hoạ). Bài toán 4 : Cho các số thực x, y thoả mãn : 2cos 2cos 3 cos cos 2 cos cos (2 . ) 2 4 42 x y xy xy++ ++ + +−≥ Tìm GTLN , GTNN của biểu thức : cos 2 cos 2 M xy = + Lời giải : Gọi T 4 là miền giá trị của M . Ta có ∈ ⇔ 4 mT hệ sau có nghiệm: 2cos 2cos 3 cos cos 2 cos cos (2) 2 4 42 (*) cos 2 cos 2 x y xy xy xym ++ ++ + ⎧ +−≥ ⎪ ⎨ += ⎪ ⎩ Hệ(*) ⇔ cos cos 2 cos cos cos cos 22 22 22 3 1cos cos (2 ) (22 2)2 42 0 2 2 22 2 22 2 cos cos cos cos cos cos ++ + ⎧ ⎧ ⎧ ≤+≤ −+ +≤ ≤ ≤ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎪ ⇔⇔ ⎨⎨⎨ ++ 22 2 + += += ⎪⎪⎪ += ⎩ ⎪ ⎩ xy xy xy xy mm m xy xy xy vy== ⎪ ⎩ Đặt ux ta có hệ : cos ; cos 22 3 1( 2 1, 1 (8) 2 (9) 2 ⎧ ≤+≤ ⎪ ⎪ ≤≤ ⎨ ⎪ + ⎪ += ⎩ uv uv m uv 7) v Hệ (*) có nghiệm hệ (7),(8),(9) có nghiệm. ⇔ Dễ thấy , với m hệ (7),(8),(9) vô nghiệm . 2≤− Với m > - 2 , xét trong mặt phẳng toạ độ Ouv khi đó tập hợp nghiệm của (7) và (8) là hình O u A B C D 1 1 1 2 1 2 thang cân ABCD ( gồm các điểm ở trong hình thang và các điểm trên cạnh hình thang) , còn tập hợp nghiệm của (9) là đường tròn ( T ) có tâm O(0 ; 0) , bán kính 2 2 + = m R ( hình vẽ ) Từ đó , hệ (7),(8),(9) có nghiệm đường tròn ⇔ ( T ) có điểm chung với hình thang ABCD (; )dOCD R OB⇔≤≤ 225 1 222 + ⇔≤ ≤⇔−≤≤ m m 1 2 0 ( thoả mãn m > - 2) (Ở đây đường thẳng CD: , đường thẳng AB: 10uv+−= 223uv + −= và các tam giác OCD , OAB cân tại O) . Do đó 4 1 1; 2 ⎡ =− ⎢ ⎣⎦ T ⎤ ⎥ . Vậy minM = -1 , maxM = 1 2 Bài toán 5 : (Tuyển sinh đại học khối A năm 2006 ) Cho hai số thực thay đổi x ≠ 0 , y ≠ 0 thoả mãn : 22 (x y)xy x y xy + =+− Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức 33 11 A xy =+ Lời giải : Gọi T 5 là tập giá trị của A . Ta có 5 mT ∈ ⇔ hệ sau có nghiệm x ≠ 0 , y 0 : ≠ 22 22 22 22 2 33 33 (x y)xy x y xy (x y)xy x y xy (x y)xy x y xy 11 (x y)(x y xy) xy(x y) m mm xy (xy) (xy) ⎧⎧ + =+− + =+− ⎧ +=+− ⎪⎪ ⎪ ⇔⇔ ⎨⎨ ⎨ ++− + += == ⎪⎪ ⎪ ⎩ ⎩⎩ 2 2 (x y)xy (x y) 3xy xy ()m xy ⎧ +=+− ⎪ ⇔ + ⎨ = ⎪ ⎩ (V) Đặt ( ) , ta có hệ : Sxy Pxy =+ ⎧ ⎨ = ⎩ 2 S4≥ P 2 2 SP S 3P S () m P ⎧ = − ⎪ ⎨ = ⎪ ⎩ (VI) Hệ (V) có nghiệm x 0 , y 0 hệ (VI) có nghiệm ( S ; P ) thoả mãn . ≠ ≠ ⇔ 2 S4P≥ Do 22 2 2 13 SP x y xy (x y) y 0 24 =+−=− + > với mọi x ≠ 0 , y ≠ 0 S 0 P ⇒> với mọi x 0 , y ≠ ≠ 0 Từ đó : • Nếu thì hệ (V) vô nghiệm m0≤ • Nếu m > 0 thì từ phương trình 2 SS () m m PP =⇒= Sm.⇒= P thay vào phương trình đầu của hệ (VI) được : 22 mP mP 3P (m m)P 3=−⇔− = ( vì SP > 0 nên P 0 ) ≠ Để có P từ phương trình này thì mm0m1 − ≠⇔ ≠ ( m > 0 ) và ta được 3 P m( m 1) = − , do đó 3 S m1 = − . Trường hợp này hệ (VI) có nghiệm ( S ; P ) thoả mãn khi và chỉ khi : 2 S4P≥ 2 312 () m1 m(m1) ≥ −− 2 4( m 1) 3 3m4(m1) m4 m( m 1) − ⇔≥ ⇔ ≥ −⇔ ≤ − 0m16(m1)⇔< ≤ ≠ Tóm lại các giá trị của m để hệ (V) có nghiệm x ≠ 0 , y ≠ 0 là : 0m16,m1 < ≤≠ Do đó : ( ] { } 5 T0;16\1= Vậy : maxA = 16 ( chú ý không tồn tại minA ) Bài toán 6 : ( HSG quốc gia - Bảng A + B năm 2005 ) Cho hai số thực x, y thoả mãn : x3x13y2y − += +− Hãy tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của biểu thức Kxy = + Lời giải : ĐKXĐ : x1,y≥− ≥−2 Gọi T 6 là tập giá trị của K . Ta có hệ sau có nghiệm: 6 mT∈⇔ 3( x 1 y 2 ) m x3x13y2y (VII) xym xym ⎧ ⎧ ++ + = −+=+− ⎪⎪ ⇔ ⎨⎨ += += ⎪ ⎪ ⎩ ⎩ Đặt ux=+1 và vy=+2 thì và hệ (VII) trở thành : u,v 0≥ 22 2 m uv 3(u v) m 3 uvm3 1m uv ( m 3) 29 ⎧ += ⎪ += ⎧ ⎪ ⇔ ⎨⎨ +=+ ⎩ ⎪ =−− ⎪ ⎩ ⇔ u , v là hai nghiệm của phương trình : 2 22 m1m t t ( m 3) 0 18t 6mt m 9m 27 0 329 −+ −−=⇔ −+−−= 2 2 (10) Từ đó , hệ (VII) có nghiệm ( x ; y ) sao cho khi và chỉ khi (10) có hai nghiệm không âm và điều kiện là : x1,y≥− ≥− 2 t t 2 t 9(m 18m 54) 0 m9321 S0 m93 32 m9m27 P0 18 ⎧ ⎪ ′ Δ=− − − ≥ ⎪ + ⎪ =≥ ⇔ ≤≤+ ⎨ ⎪ ⎪ −− =≥ ⎪ ⎩ 15 . Do đó 6 9321 T;9 2 315 ⎡ ⎤ + =+ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ Vậy : minK = 9321 2 + , maxK = 9315+ Bình luận : Ưu thế của phương pháp trên là quy bài toán tìm GTLN , GTNN về bài toán tìm tham số để hệ có nghiệm , vì vậy không cần chỉ rõ giá trị của biến số để biểu thức đạt GTLN , GTNN . Nếu dùng các bất đẳng thức để đánh giá thì nhất thiết phải chỉ rõ các giá trị của biến số để tại đó biểu thức đạt GTLN , GTNN . Các bạn có thể mở rộng phương pháp này cho biểu thức có nhiều hơn hai biến số . Cuối cùng mời các bạn vận dụng phương pháp trên để làm các bài tập sau : Bài 1 : Cho hai số thực x , y thoả mãn : 22 2( ) 7xy xy + =++ . Tìm giá trị lớn nhất , nhỏ nhất của biểu thức = −+ − 3 3 (2) (2Pxx yy) Bài 2 : Cho hai số thực x , y thoả mãn : + ++≤(1)(1)xx yy 0 . Tìm giá trị lớn nhất , nhỏ nhất của biểu thức 2007 2008 2009 = ++Qxy Bài 3 : Cho các số thực x, y thoả mãn : 22 4x - 3x y +3 y 6 ≤ . Tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của biểu thức 2 2 F =x +xy-2y Bài 4 : Cho các số thực không âm x , y thoả mãn : 4xy + = . Tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của biểu thức 19Qx y=+++ Bài 5 : Cho các số thực x, y thoả mãn : 1 cos cos 2 xy + = . Tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của biểu thức cos3 cos3 L xy=+ Bài 6 : (Đại học khối B năm 2008 ) : Cho hai số thực x , y thay đổi và thoả mãn hệ thức . Tìm GTLN và GTNN của biểu thức 22 xy+=1 2 2 2(x 6xy) P 12xy2y + = ++ Bài 7 : ( Cao đẳng kinh tế kỹ thuật năm 2008 ) Cho hai số x , y thoả mãn 22 xy2 + = . Tìm GTLN , GTNN của biểu thức 33 P2(x y)3xy=+− Bài 8 : Cho các số dương x , y thoả mãn : xy + x + y = 3 . Tìm GTLN của biểu thức 2 3x 3y xy P y1 x1 x y =++ −− +++ 2 xy ( Đ/s : maxP = 3/2) Hết . 0 . Tìm giá trị lớn nhất , nhỏ nhất của biểu thức 2007 2008 2009 = ++Qxy Bài 3 : Cho các số thực x, y thoả mãn : 22 4x - 3x y +3 y 6 ≤ . Tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của biểu thức. các số thực không âm x , y thoả mãn : 4xy + = . Tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của biểu thức 19Qx y=+++ Bài 5 : Cho các số thực x, y thoả mãn : 1 cos cos 2 xy + = . Tìm giá trị lớn nhất. đẳng thức để đánh giá thì nhất thiết phải chỉ rõ các giá trị của biến số để tại đó biểu thức đạt GTLN , GTNN . Các bạn có thể mở rộng phương pháp này cho biểu thức có nhiều hơn hai biến số .

Ngày đăng: 07/07/2014, 15:20

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan