Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Cho biểu thức P = (x^4+1)(y^4+1), với x, y là các số dương thỏa mãn x + y = √(10). Tính giá trị nhỏ nhất của biểu thức P

cho biểu thúc P=(x^4+1)(y^4+1), với x,y là các số dương thỏa mãn x+y=√(10) tính giá trị nhỏ nhất của biểu thức P
1 Xem trả lời
Hỏi chi tiết
7
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để tính giá trị nhỏ nhất của biểu thức \( P = (x^4 + 1)(y^4 + 1) \) với điều kiện \( x + y = \sqrt{10} \) và \( x, y > 0 \), ta sẽ sử dụng phép thế và bất đẳng thức.

1. **Thay thế**: Ta sẽ diễn tả \( y \) theo \( x \):
\[
y = \sqrt{10} - x
\]

2. **Biểu thức P**: Thay vào biểu thức \( P \):
\[
P = (x^4 + 1)((\sqrt{10} - x)^4 + 1)
\]

3. **Tính toán \( y^4 \)**: Trước khi khai triển, ta sẽ tính \( (\sqrt{10} - x)^4 \):
\[
(\sqrt{10} - x)^4 = 10 - 4\sqrt{10}x + 6x^2 - 4x^3 + x^4
\]
Tuy nhiên, vì tổng hợp lại là hơi phức tạp, ta quay lại cách tiếp cận khác.

4. **Áp dụng Bất đẳng thức Cauchy-Schwarz (CS)**:
\[
(x^4 + 1)(y^4 + 1) \geq (x^2y^2 + 1)^2
\]
Với \( x + y = \sqrt{10} \), ta có:
\[
xy \leq \left(\frac{x+y}{2}\right)^2 = \left(\frac{\sqrt{10}}{2}\right)^2 = \frac{10}{4} = 2.5
\]

5. **Tính giá trị \( x^2 + y^2 \)**:
Theo công thức:
\[
x^2 + y^2 = (x+y)^2 - 2xy = 10 - 2xy
\]

6. **Tối ưu \( xy \) và \( x^2 + y^2 \)**:
Đặt \( xy = t \), với \( 0 < t \leq 2.5 \). Từ đó, ta có:
\[
P \geq (t^2 + 1)^2
\]

7. **Tìm cực tiểu**: Ta sẽ tìm giá trị tối thiểu của \((t^2 + 1)^2\) với \( t \) trong khoảng \( [0, 2.5] \):
\[
t = 2.5 \Rightarrow (t^2 + 1)^2 = (2.5^2 + 1)^2 = (6.25 + 1)^2 = 7.25^2 = 52.5625
\]

8. **Kiểm tra có đạt được**:
Khi \( x = y \), ta có \( 2x = \sqrt{10} \Rightarrow x = y = \frac{\sqrt{10}}{2} \).
Tính:
\[
P = \left(\left(\frac{\sqrt{10}}{2}\right)^4 + 1\right)^2 = \left(\frac{10^2}{16} + 1\right)^2 = \left(\frac{25}{4} + 1\right)^2 = \left(\frac{29}{4}\right)^2 = \frac{841}{16}
\]

9. **So sánh \((t^2 + 1)^2\)**:
Chúng ta cần so sánh \( 52.5625 \) với \( \frac{841}{16} \):
\[
\frac{841}{16} = 52.5625
\]
Vậy sự tối thiểu đạt được khi \( x = y = \frac{\sqrt{10}}{2} \).

**Kết luận**: Giá trị nhỏ nhất của \( P \) là \( \frac{841}{16} = 52.5625 \).
1
0
Quỳnh
26/12 19:09:14
+5đ tặng
P = (x⁴ + 1)(y⁴ + 1) = x⁴y⁴ + x⁴ + y⁴ + 1
Ta có (x + y)² = x² + 2xy + y² = 10. Suy ra x² + y² = 10 - 2xy
Lại có (x² + y²)² = x⁴ + 2x²y² + y⁴ = (10 - 2xy)². Suy ra
x⁴ + y⁴ = (10 - 2xy)² - 2x²y²= 100 - 40xy + 4x²y² - 2x²y² = 100 - 40xy + 2x²y²
Thay vào biểu thức P, ta được:
P = x⁴y⁴ + 100 - 40xy + 2x²y² + 1 = x⁴y⁴ + 2x²y² - 40xy + 101
Đặt t = xy (t > 0). Vì x, y dương và x + y = √10, theo bất đẳng thức Cauchy, ta có:
xy ≤ (x + y)²/4 = (√10)²/4 = 10/4 = 2.5
Vậy 0 < t ≤2.5
Biểu thức P trở thành:
P = t⁴ + 2t² - 40t + 101
Xét hàm số f(t) = t⁴ + 2t² - 40t + 101 với 0 < t ≤ 2.5
f'(t) = 4t³ + 4t - 40 = 4(t³ + t - 10)
Nhận thấy t = 2 là một nghiệm của f'(t) = 0, vì 2³ + 2 - 10 = 8 + 2 - 10 = 0.
t³ + t - 10 = (t - 2)(t² + 2t + 5)
Vì t² + 2t + 5 = (t + 1)² + 4 > 0 với mọi t, nên f'(t) = 0 chỉ có nghiệm duy nhất t = 2.
Khi 0 < t < 2, f'(t) < 0, hàm số nghịch biến.
Khi 2 < t ≤ 2.5, f'(t) > 0, hàm số đồng biến.
Vậy hàm số f(t) đạt giá trị nhỏ nhất tại t = 2.
Pmin = f(2) = 2⁴ + 2(2²) - 40(2) + 101 = 16 + 8 - 80 + 101 = 45
Khi t = xy = 2 và x + y = √10, ta có:
x(√10 - x) = 2 <=> x² - √10x + 2 = 0
Giải phương trình bậc hai này, ta được:
x = (√10 ± √2)/2.
Vậy (x, y) = ((√10 - √2)/2, (√10 + √2)/2) hoặc ((√10 + √2)/2, (√10 - √2)/2).
Giá trị nhỏ nhất của biểu thức P là 45, đạt được khi xy = 2 và x + y = √10, tức là khi (x, y) = ((√10 - √2)/2, (√10 + √2)/2) hoặc ((√10 + √2)/2, (√10 - √2)/2).

Mở khóa để xem toàn bộ nội dung trả lời

(?)
Bạn đã đạt đến giới hạn của mình. Bằng cách Đăng ký tài khoản, bạn có thể xem toàn bộ nội dung trả lời
Cải thiện điểm số của bạn bằng cách đăng ký tài khoản Lazi.
Xem toàn bộ các câu trả lời, chat trực tiếp 1:1 với đội ngũ Gia sư Lazi bằng cách Đăng nhập tài khoản ngay bây giờ
Tôi đã có tài khoản? Đăng nhập

Bạn hỏi - Lazi trả lời

Bạn muốn biết điều gì?

GỬI CÂU HỎI
Học tập không giới hạn cùng học sinh cả nước và AI, sôi động, tích cực, trải nghiệm

Hôm nay bạn thế nào? Hãy nhấp vào một lựa chọn, nếu may mắn bạn sẽ được tặng 50.000 xu từ Lazi

Vui Buồn Bình thường
×
Trợ lý ảo Trợ lý ảo
×
Đấu trường tri thức | Lazi Quiz Challenge +500k
Gửi câu hỏi
×