BeedemyLộ trình Toán 12 →

Lớp 12 · Toán 12 Kết nối tri thức · Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số · Bài tập nâng cao

Bài tập nâng cao · Bài 14

Dạng 2. Dùng phương pháp hàm số để tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của biểu thức

Bài tập nâng cao Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số · Bài 14

(THPT Trần Nhân Tông 2018) Cho hai số thực $x,y$ thỏa mãn $9x^3+(2-y\sqrt{3xy-5})x+\sqrt{3xy-5}=0$. Tìm giá trị nhỏ nhất của $P=x^3+y^3+6xy+3(3x^2+1)(x+y-2)$.
Xem lời giải

Lời giải

Ta có $9x^3+(2-y\sqrt{3xy-5})x+\sqrt{3xy-5}=0$
$\Leftrightarrow 27x^3+6x=(3xy-5)\sqrt{3xy-5}+2\sqrt{3xy-5}$.
Xét hàm số $f(t)=t^3+2t$ trên $\mathbb R$. Vì $f'(t)=3t^2+2>0$ với mọi $t\in\mathbb R$, hàm số đồng biến trên $\mathbb R$.
Do đó $3x=\sqrt{3xy-5}$, suy ra $x\geq0$ và $9x^2=3xy-5$. Trường hợp $x=0$ dẫn đến $0=-5$, vô lí, nên $x>0$.
Theo các biểu thức trong bản gốc,
$P=x^3+y^3+6xy+3(3x^2+1)(x+y-2)$
$=x^3+y^3+6xy+(9x^2+3)(x+y-2)$
$=x^3+y^3+6xy+(3xy-2)(x+y-2)$
$=x^3+y^3+3x^2y+3xy^2-2(x+y)+4$
$=(x+y)^3-2(x+y)+4$.
Mặt khác, $x+y=x+\dfrac{9x^2+5}{3x}=4x+\dfrac{5}{3x}\geq2\sqrt{4x\cdot\dfrac{5}{3x}}=\dfrac{4\sqrt5}{\sqrt3}$.
Đặt $t=x+y$, khi đó $t\geq\dfrac{4\sqrt5}{\sqrt3}$. Xét $h(t)=t^3-2t+4$; ta có $h'(t)=3t^2-2>0$ trên miền đang xét.
Vì vậy $P\geq h\left(\dfrac{4\sqrt5}{\sqrt3}\right)=\dfrac{36+296\sqrt{15}}9$.
Vậy giá trị nhỏ nhất của $P$ là $\dfrac{36+296\sqrt{15}}9$.
Luyện tiếp chương Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của hàm số →

Miễn phí · không cần tài khoản · 16 bài có lời giải

Xem tất cả bài tập nâng cao