Bất đẳng thức lớp 10 và cách giải bài tập (2024) chi tiết nhất
Với các bài toán về Bất đẳng thức lớp 10 và cách giải bài tập Toán lớp 10 Đại số gồm phương pháp giải chi tiết, bài tập minh họa có lời giải và bài tập tự luyện sẽ giúp học sinh biết cách làm bài tập Bất đẳng thức lớp 10 và cách giải bài tập lớp 10. Mời các bạn đón xem:
Bất đẳng thức lớp 10 và cách giải bài tập – Toán lớp 10
1. Lý thuyết
a. Định nghĩa bất đẳng thức:
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.
b. Tính chất của bất đẳng thức:
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.
c. 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.
d. Bất đẳng thức chứa dấu giá trị tuyệt đối:
Ta có các tính chất cho trong bảng sau:
2. Các dạng toán
Dạng 1.1: 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: Cho a, b, c là 3 số tuỳ ý, chứng minh rằng: .
Hướng dẫn:
Xét biểu thức: .
Suy ra:
Suy ra
hay
Vậy .
Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi a = b = c.
Dạng 1.2: 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: Cho ba số thực dương x, y, z. Chứng minh rằng:
.
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: Cho ba số thực dương a, b, c thỏa mãn a + b + c = 1. Chứng minh rằng: ?
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 1.3: 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: Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức .
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: Trong các hình chữ nhật có chu vi bằng 300 m, hình chữ nhật có diện tích lớn nhất bằng bao nhiêu?
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
3. Bài tập tự luyện
3.1 Tự luận:
Câu 1: Cho a, b là hai số tùy ý. Chứng minh rằng : .
Hướng dẫn:
Xét hiệu:
=
=
=
Vậy . Dấu “=” xảy ra khi a = b.
Câu 2: Cho a, b, c, d là các số thực, chứng minh rằng:
.
Hướng dẫn:
Câu 3: Chứng minh rằng:
Hướng dẫn:
Áp dụng bất đẳng thức Cô-si, ta có:
Dấu “=” xảy ra .
Câu 4: Chứng minh rằng:
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: Cho . Tìm giá trị lớn nhất của hàm số .
Hướng dẫn:
Ta có và
.
Vậy giá trị lớn nhất của hàm số bằng đạt được khi x=4
Câu 8: Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất m của hàm số .
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: Cho các số thực a, b thỏa mãn . Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức .
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:
; .
3.2 Trắc nghiệm:
Câu 1: Cho các bất đẳng thức a > b và c > d. Bất đẳng thức nào sau đây đúng
A. .
B. .
C. .
D. .
Hướng dẫn:
Chọn B.
Theo tính chất bất đẳng thức,
Câu 2: Suy luận nào sau đây đúng?
A. .
B. .
C. .
D. .
Hướng dẫn
Chọn A.
đúng theo tính chất nhân hai bất đẳng thức dương cùng chiều.
Câu 3: Bất đẳng thức nào sau đây đúng với mọi số thực a?
A. .
B. .
C. .
D. .
Hướng dẫn
Chọn D.
Ta có
đúng với mọi số thực a.
Câu 4: Cho a, b là các số thực bất kì. Trong các mệnh đề sau, mệnh đề nào sai?
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: Cho a > b khẳng định nào sau đây là đúng?
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: Trong các mệnh đề sau, mệnh đề nào sai?
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: Cho hai số thực a và b thỏa mãn a + b = 4. Khẳng định nào sau đây đúng?
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: Giá trị nhỏ nhất của hàm số với x > 0 là:
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: Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức .
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: Cho các mệnh đề sau
; ;
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.
Xem thêm các dạng bài tập Toán lớp 10 có đáp án và lời giải chi tiết khác:
Bất phương trình bậc nhất và cách giải bài tập
Bất phương trình bậc hai và cách giải bài tập
Hệ bất phương trình bậc nhất một ẩn và cách giải bài tập
Xem thêm các chương trình khác:
- Soạn văn 10 (hay nhất) | Để học tốt Ngữ Văn 10 (sách mới)
- Soạn văn 10 (ngắn nhất) | Để học tốt Ngữ văn 10 (sách mới)
- Văn mẫu lớp 10 (cả ba sách) | Kết nối tri thức, Cánh diều, Chân trời sáng tạo
- Giải sgk Lịch sử 10 | Giải bài tập Lịch sử 10 Học kì 1, Học kì 2 (sách mới)
- Đề thi Lịch sử 10
- Bài tập Tiếng Anh 10 theo Unit (sách mới) có đáp án
- Giải sgk Tiếng Anh 10 (thí điểm)