Cho a , b là các số thực dương thỏa mãn \(2\left(a^{2}+b^{2}\right)+a b=(a+b)(a b+2)\). Giá trị nhỏ nhất m của biểu thức \(P=4\left(\frac{a^{3}}{b^{3}}+\frac{b^{3}}{a^{3}}\right)-9\left(\frac{a^{2}}{b^{2}}+\frac{b^{2}}{a^{2}}\right)\)
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiVới a, b là các số thực dương, ta có:
\(2\left(a^{2}+b^{2}\right)+a b=(a+b)(a b+2) \Leftrightarrow 2\left(a^{2}+b^{2}\right)+a b=a^{2} b+a b^{2}+2(a+b)\)
\(\Leftrightarrow 2\left(\frac{a}{b}+\frac{b}{a}\right)+1=(a+b)+2\left(\frac{1}{a}+\frac{1}{b}\right)\)
Áp dụng bất đẳng thức Co-si ta có:
\((a+b)+2\left(\frac{1}{a}+\frac{1}{b}\right) \geq 2 \sqrt{2(a+b)\left(\frac{1}{a}+\frac{1}{b}\right)}=2 \sqrt{2\left(\frac{a}{b}+\frac{b}{a}+2\right)}\)
Suy ra \(2\left(\frac{a}{b}+\frac{b}{a}\right)+1 \geq 2 \sqrt{2\left(\frac{a}{b}+\frac{b}{a}+2\right)} \Rightarrow\left(\frac{a}{b}+\frac{b}{a}\right) \geq \frac{5}{2}\)
Đặt \(t=\frac{a}{b}+\frac{b}{a}, t \geq \frac{5}{2}\)
Ta có \(P=4\left(t^{3}-3 t\right)-9\left(t^{2}-2\right)=4 t^{3}-9 t^{2}-12 t+18\)
Xét hàm số \(f(t)=4 t^{3}-9 t^{2}-12 t+18 \text { với } t \geq \frac{5}{2}\)
\(f^{\prime}(t)=6\left(2 t^{2}-3 t-2\right)>0, \forall t \geq \frac{5}{2}\)
Suy ra \(\min \limits_{\left[\frac{5}{2} ;+\infty\right)} f(t)=f\left(\frac{5}{2}\right)=-\frac{23}{4}\)