Hôm qua làm kiểm tra 1 tiết Toán, mình giải không biết đúng hay sai nữa!
Cho x, y, z là các số thực dương \(x+y+z^2=xy+5\) . Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: \(P=\frac{2x}{x^2+y^2+18}+\frac{y}{x+y+4z}-\frac{4(x+y)}{25z}\)
Áp dụng bất đẳng thức AM – GM ta có: \(x^2+y^2\geq 2xy=2(x+y+z^2-5)\Leftrightarrow x^2+y^2+10\geq 2(x+y+z^2)\) \(\Leftrightarrow x^2+y^2+18\geq 2(x+y)+2(z^2+4)\geq 2(x+y)+8z=2(x+y+4z)\) Từ đó suy ra \(\frac{2x}{x^2+y^2+18}\leq \frac{2x}{2(x+y+4z)}=\frac{x}{x+y+4z}\) Khi đó \(P\leq \frac{x}{x+y+4z}+\frac{y}{x+y+4z}-\frac{4(x+y)}{25z}\) \(=\frac{x+y}{x+y+4z}-\frac{4(x+y)}{25z}=\frac{\frac{x+y}{z}}{\frac{x+y}{z}+4}-\frac{4(x+y)}{25z}=f(t)=\frac{t}{t+4}-\frac{4t}{25}\)
Với \(t=\frac{x+y}{z}>0\), xét hàm số \(f(t)=\frac{t}{t+4}-\frac{4t}{25}\), có \(f'(t)=\frac{4}{(t+4)^2}-\frac{4t}{25}\) \(f'(t)=0\Leftrightarrow \left\{\begin{matrix} t>0\\ (t+4)^2=25 \end{matrix}\right.\Leftrightarrow t=1\) Do đó suy ra \(f(t)\leq f(1)=\frac{1}{25}\Rightarrow P_{min}=\frac{1}{25}\) Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi \(\left\{\begin{matrix} x+y=z;x=y\\ x+y+z^2=xy+5 \end{matrix}\right.\Leftrightarrow \left\{\begin{matrix} x=y=1\\ z=2 \end{matrix}\right.\) Vậy giá trị lớn nhất của biểu thức P là \(\frac{1}{25}\)