Cho hai số x, y thay đổi thỏa mãn \(\left\{\begin{matrix} x> 0> y\\ \frac{x^2}{2y}-3x+6y-\frac{4y^2}{x}-4\leq \frac{6}{xy} \end{matrix}\right.\). Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức \(P=2x^4+32y^4+4x^2y^2-2x^2-8y^2+\frac{1}{x^2}+\frac{1}{4y^2}-5\)
Đặt \(2y=-u,u>0\), (3) trở thành \(12\leq (x+u)^3+4xu\leq (x+u)^3+(x+u)^2\) \(\Rightarrow 2\leq x+u\) Ta có \(P=2(x^4+u^4)+x^2u^2-2(x^2+u^2)+\left ( \frac{1}{x^2}+\frac{1}{u^2} \right )-5\) Ta có \(\frac{1}{x^2}+\frac{1}{u^2}\geq \frac{4}{x^2+u^2}\); dấu “=” xảy ra \(\Leftrightarrow x=u\). Từ (4) suy ra
\(P=2(x^2+u^2)^2-2(x^2+u^2)-3x^2.u^2+\left ( \frac{1}{x^2}+\frac{1}{u^2} \right )-5\) \(\geq 2(x^2+u^2)^2-2(x^2+u^2)-\frac{3}{4}(x^2+u^2)^2+\frac{4}{x^2+u^2}-5\) \(=\frac{5}{4}(x^2+u^2)^2-2(x^2+u^2)+\frac{4}{x^2+u^2}-5\) Đặt \(t=x^2+u^2\Rightarrow P\geq f(t)=\frac{5}{4}t^2-2t+\frac{4}{t}-5,t\geq 2 \ \ (do \ \ x + u \geq 2)\) f(t) liên tục trên\([ 2;+\infty ), f'(t)=\frac{5t^3-4t^2-8}{2t^2}=\frac{4t^2(t-1)+t^3-8}{2t^2}>0,\forall t>2\) f(t) liên tục trên \([ 2;+\infty )\Rightarrow f(t)\geq f(2)=-2,minP=-2\Leftrightarrow (x;y)=(1;-\frac{1}{2})\)