
Anonymous
0
0
Bất đẳng thức là gì? Tính chất, các dạng bất đẳng thức, bài tập và cách giải (2025) chi tiết nhất
- asked 4 months agoVotes
0Answers
0Views
Bất đẳng thức lớp 10 và cách giải bài tập – Toán lớp 10
I. Lý thuyết về Bất đẳng thức
1. Bất đẳng thức là gì?
Các mệnh đề dạng “a > b” hoặc “a < b” được gọi là bất đẳng thức.
Nếu mệnh đề “a < b c < d” đúng thì ta nói bất đẳng thức c < d là bất đẳng thức hệ quả của bất đẳng thức a < b và cũng viết là a < b c < d.
Nếu bất đẳng thức a < b là hệ quả của bất đẳng thức c < d và ngược lại thì ta nói hai bất đẳng thức tương đương với nhau và viết là a < b c < d.
2. Tính chất của bất đẳng thức
Tên gọi và điều kiện |
Nội dung | |
Cộng hai vế của bất đẳng thức với số bất kì |
| |
Nhân hai vế của bất đẳng thức với một số |
c > 0 |
|
c < 0 |
| |
Cộng hai bất đẳng thức cùng chiều |
| |
Nhân hai bất đẳng thức cùng chiều |
| |
Nâng hai vế của bất đẳng thức lên một lũy thừa |
|
|
và a > 0 |
| |
Khai căn hai vế của một bất đẳng thức |
a > 0 |
|
a bất kỳ |
|
Chú ý
Ta còn gặp các mệnh đề dạng a ≤ b hoặc a ≥ b. Các mệnh đề dạng này cũng được gọi là bất đẳng thức. Để phân biệt, ta gọi chúng là các bất đẳng thức không ngặt và gọi các bất đẳng thức dạng a < b hoặc a > b là các bất đẳng thức ngặt. Các tính chất nêu trong bảng trên cũng đúng cho bất đẳng thức không ngặt.
3. Bất đẳng thức hệ quả và bất đẳng thức tương đương
- Nếu mệnh đề "a < b => c < d" đúng thì ta nói bất đẳng thức c < d là bất đẳng thức hệ quả của bất đẳng thức a<b và cũng viết là a < b => c < d
Ví dụ: a < b và b < c => a < c (tính chất bắc cầu)
a < b, c tùy ý => a + c < b + c (tính chất cộng hai vế bất đẳng thức với một số)
- Nếu bất đẳng thức a < b là hệ quả của bất đẳng thức c < d và ngược lại thì ta nói hai bất đẳng thức tương đương với nhau và viết là a < b ⇔ c < d
II. Các bất đẳng thức thường gặp
1. Bất đẳng thức Cô-si
thì ta có: Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi a=2
Hệ quả 1: Tổng của một số dương với nghịch đảo của nó lớn hơn hoặc bằng 2.
Hệ quả 2: Nếu hai số dương có tổng không đổi thì tích của chúng lớn nhất khi hai số bằng nhau.
Hệ quả 3: Nếu hai số dương có tích không đổi thì tổng của chúng nhỏ nhất khi hai số bằng nhau.
2. Bất đẳng thức chứa dấu giá trị tuyệt đối
Ta có các tính chất cho trong bảng sau:
Điều kiện |
Nội dung |
| |
a > 0 |
|
| |
|
3. Bất đẳng thức Bunhiacopxki
+ Bất đẳng thức Bunhiacopxki dạng cơ bản:
Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi
+ Bất đẳng thức Bunhiacopxki cho 2 bộ số:
Với hai bộ sốvà
ta có:
Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi
Với quy ước nếu một số nào đó (i = 1, 2, 3, …, n) bằng 0 thì tương ứng bằng 0
III. Các dạng bài tập bất đẳng thức
Dạng 1: Chứng minh bất đẳng thức nhờ định nghĩa
a. Phương pháp giải:
Để chứng minh (hoặc A > B), ta làm các bước sau:
Bước 1: xét hiệu A – B.
Bước 2: chứng minh ( hoặc A – B > 0).
Sử dụng linh hoạt kiến thức ở phần lý thuyết để chứng minh ở bước 2.
Bước 3: kết luận.
Bước 4: xét A = B khi nào?
b. Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1: Cho a, b > 0. Chứng minh rằng: .
Hướng dẫn:
Ta có:
(do a, b > 0)
Vậy .
Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi a = b.
Ví dụ 2:
Hướng dẫn:
Xét biểu thức: .
Suy ra:
Suy ra
hay
Vậy .
Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi a = b = c.
Dạng 2: Sử dụng bất đẳng thức Cô-si
a. Phương pháp giải:
Một số chú ý khi sử dụng bất đẳng thức Cô-si:
- Khi áp dụng bất đẳng thức Cô-si thì các số phải là những số không âm
- Bất đẳng thức Cô-si thường được áp dụng khi trong bất đẳng thức cần chứng minh có tổng và tích
- Điều kiện xảy ra dấu “=” là các số bằng nhau
- Bất đẳng thức Cô-si còn có hình thức khác thường hay sử dụng:
Đối với hai số: với mọi
Đối với ba số: ; với mọi
b. Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1:
.
Hướng dẫn:
Vì x, y, z là các số thực dương suy ra là các số dương. Áp dụng bất đẳng thức Cô-si, ta có:
(1)
(2)
(3)
Cộng các vế của (1), (2) và (3) ta được
Hay
Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi x = y = z.
Ví dụ 2:
Hướng dẫn:
Áp dụng bất đẳng thức Cô-si cho hai số thực dương ta có:
(1)
(2)
(3)
Cộng các vế tương ứng của (1), (2), (3) ta được
(do a + b + c = 1)
Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi và a + b + c = 1 hay .
Dạng 3: Tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của một đại lượng nhờ bất đẳng thức
a. Phương pháp giải:
Vận dụng các tính chất của bất đẳng thức, bất đẳng thức Cô-si, bất đẳng thức chứa dấu giá trị tuyệt đối,… để tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất.
b. Ví dụ minh họa:
Ví dụ 1:
Hướng dẫn:
Ta có: . Áp dụng bất đẳng thức Cô-si cho 3 số, ta có:
Vậy giá trị nhỏ nhất của P là 12.
Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi .
Ví dụ 2:
Hướng dẫn:
Giả sử hình chữ nhật có chiều dài và chiều rộng lần lượt là a, b (0 < a, b < 150) (đơn vị: mét)
Từ giả thiết, ta có a + b = 300 : 2 = 150 (m)
Diện tích hình chữ nhật là .
Áp dụng bất đẳng thức Cô-si, ta có:
Vậy hình chữ nhật có diện tích lớn nhất là .
Dấu bằng xảy ra
IV. Bài tập về Bất đẳng thức
1. Tự luận
Câu 1:
Hướng dẫn:
Xét hiệu:
=
=
=
Vậy . Dấu “=” xảy ra khi a = b.
Câu 2:
.
Hướng dẫn:
Câu 3:
Hướng dẫn:
Áp dụng bất đẳng thức Cô-si, ta có:
Dấu “=” xảy ra .
Câu 4:
Hướng dẫn:
Ta có:
( theo bất đẳng thức Cô-si)
Do đó:
Dấu “=” xảy ra
Câu 5: Cho a, b, c > 0 và a + b + c = 1. Chứng minh rằng:
(1)
Hướng dẫn:
Đặt x = ; y = ; z = ( do a, b, c > 0 nên x, y, z > 0)
Ta có:
Với x + y + z = 1 và x, y, z > 0, theo bất đẳng thức Cô-si cho 3 số ta có:
3.
và 3.
Suy ra
hay .
Câu 6: Tìm giá trị nhỏ nhất của hàm số ; .
Hướng dẫn:
Xét hàm số
Áp dụng bất đẳng thức Cô-si, ta có:
Vậy giá trị nhỏ nhất của hàm số là 9 khi
Câu 7:
Hướng dẫn:
Ta có và
.
Vậy giá trị lớn nhất của hàm số bằng đạt được khi x=4
Câu 8:
Hướng dẫn:
Tập xác định của hàm số .
Ta thấy .
Có:
.
Suy ra ;.
Dấu bằng xảy ra khi .
Vậy .
Theo bất đẳng thức Cô-si ta có:
với .
Suy ra:
Dấu bằng xảy ra khi :
Vậy .
Câu 9:
Hướng dẫn:
Ta có:
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi:
.
Vậy giá trị nhỏ nhất của P là -3 khi ().
Câu 10: Người ta dùng 100 m rào để rào một mảnh vườn hình chữ nhật để thả gia súc. Biết một cạnh của hình chữ nhật là bức tường (không phải rào). Tính diện tích lớn nhất của mảnh vườn để có thể rào được?
Hướng dẫn:
Đặt cạnh của hình chữ nhật lần lượt là x, y (x, y > 0; y là cạnh của bức tường).
Ta có: .
Diện tích hình chữ nhật là :
Vậy diện tích lớn nhất của mảnh vườn là 1250 khi:
; .
2. Trắc nghiệm
Câu 1:
A. .
B. .
C. .
D. .
Hướng dẫn:
Chọn B.
Theo tính chất bất đẳng thức,
Câu 2:
A. .
B. .
C. .
D. .
Hướng dẫn
Chọn A.
đúng theo tính chất nhân hai bất đẳng thức dương cùng chiều.
Câu 3:
A. .
B. .
C. .
D. .
Hướng dẫn
Chọn D.
Ta có
đúng với mọi số thực a.
Câu 4:
A. .
B. .
C. .
D. .
Hướng dẫn
Chọn D.
Các mệnh đề A, B, C đúng.
Mệnh đề D sai. Ta có phản ví dụ: nhưng
Câu 5:
A. .
B.
C.
D. .
Hướng dẫn
Chọn C.
Đáp án A sai ví dụ
Đáp án B sai với a = 3, b = 2, c = -2.
Đáp án C đúng vì
Đáp án D sai khi
Câu 6:
A. .
B. .
C. .
D. , .
Hướng dẫn
Chọn C.
Các đáp án A, B đều đúng theo tính chất của bất đẳng thức chứa dấu giá trị tuyệt đối.
Đáp án D đúng theo bất đẳng thức Cô-si cho 2 số không âm a và b.
Đáp án C sai khi c < 0 (vì khi nhân 2 vế của một bất đẳng thức với một số âm thì ta được bất đẳng thức mới đổi chiều bất đẳng thức đã cho).
Câu 7:
A. Tích a.b có giá trị nhỏ nhất là 2.
B. Tích a.b không có giá trị lớn nhất.
C. Tích a.b có giá trị lớn nhất là 4.
D. Tích a.b có giá trị lớn nhất là 2.
Hướng dẫn
Chọn C.
Với mọi số thực a và b ta luôn có:
Dấu “=” xảy ra
Câu 8:
A. .
B. .
C. .
D. .
Hướng dẫn
Chọn B.
Theo bất đẳng thức Cô-si ta có suy ra giá trị nhỏ nhất của f(x) bằng .
Câu 9:
A. 2.
B. .
C.
D. 0.
Hướng dẫn
Chọn B.
có tập xác định .
Ta có:
, dấu bằng xảy ra khi x = 2 hoặc x = 4.
Câu 10:
; ;
Với mọi giá trị của a, b, c dương ta có:
A. (I) đúng và (II), (III) sai.
B. (II) đúng và (I), (III) sai.
C. (III) đúng và (I), (II) sai.
D. (I), (II), (III) đúng.
Hướng dẫn
Chọn D.
Với mọi a, b, c dương ta luôn có:
, dấu bằng xảy ra khi a = b. Vậy (I) đúng.
, dấu bằng xảy ra khi a = b = c. Vậy (II) đúng.
,
dấu bằng xảy ra khi a = b = c. Vậy (III) đúng.