Question

[ntt banna]

cho a,b>0 và a+b=1 tìm gtnn của :

\(P=\left(a+\frac{1}{b}\right)^2+\left(b+\frac{1}{a}\right)^2\)

Answer 1

[Phan Nghĩa]

mình làm cách đơn giản nhất .

Sử dụng liên tiếp bđt Svacxo ta có :

\(\left(a+\frac{1}{b}\right)^2+\left(b+\frac{1}{a}\right)^2\ge\frac{\left(a+b+\frac{1}{a}+\frac{1}{b}\right)^2}{2}=\frac{\left(a+b+\frac{4}{a+b}\right)^2}{2}\)

\(=\frac{\left(1+4\right)^2}{2}=\frac{5^2}{2}=\frac{25}{2}\)Hay \(P\ge\frac{25}{2}\)Dấu = xảy ra khi và chỉ khi \(a=b=\frac{1}{2}\)

Answer 2

[Phan Nghĩa]

cách khác !

 \(P=\left(a+\frac{1}{b}\right)^2+\left(b+\frac{1}{a}\right)^2=a^2+b^2+\frac{1}{a^2}+\frac{1}{b^2}+2\frac{a}{b}+2\frac{b}{a}\)

Theo bất đẳng thức AM-GM ta có : \(a^2+b^2+\frac{1}{a^2}+\frac{1}{b^2}+\frac{2a}{b}+\frac{2b}{a}\ge a^2+b^2+2\sqrt{\frac{1}{a^2b^2}}+2\sqrt{\frac{2a2b}{ab}}\)

\(=a^2+b^2+\frac{2}{ab}+2\sqrt{4}=a^2+b^2+\frac{2}{ab}+4\)

Sử dụng bất đẳng thức Bunhiacopxki dạng phân thức : \(a^2+b^2+\frac{2}{ab}+4\ge\frac{\left(a+b\right)^2}{2}+\frac{2}{ab}+4=\frac{1}{2}+4+\frac{2}{ab}\)

Ta sẽ chứng minh bất đẳng thức phụ sau : \(ab\le\frac{\left(a+b\right)^2}{4}\)Biến đổi tương đương ta có : 

\(\left(a+b\right)^2\ge4ab< =>a^2+2ba+b^2\ge4ab< =>a^2-2ab+b^2\ge0< =>\left(a-b\right)^2\ge0\)*đúng*

Sử dụng bất đẳng thức phụ trên ta được : \(\frac{9}{2}+\frac{2}{ab}\ge\frac{9}{2}+\frac{2}{\frac{\left(a+b\right)^2}{4}}=\frac{9}{2}+\frac{2}{\frac{1}{4}}=\frac{9}{2}+8=\frac{25}{2}\)

Hay : \(P\ge a^2+b^2+\frac{2}{ab}+4\ge\frac{1}{2}+4+\frac{2}{ab}\ge\frac{9}{2}+8=\frac{25}{2}\)

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi \(a=b=\frac{1}{2}\)