Cho hai số dương \(x > 0,y > 0\) thỏa mãn \(x + y \le 1.\) Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức \(A = \frac{1}{{{x^2} + {y^2}}} + \frac{2}{{xy}} + 4xy.\) A.\(9\) B.\(10\) C.\(11\) D.\(12\)
Phương pháp giải: Chọn điểm rơi và sử dụng hệ quả của bất đẳng thức AM-GM. Giải chi tiết:Trước tiên, theo bất đẳng thức AM-GM: Với \(a,b > 0:\) \(\left\{ \begin{array}{l}a + b \ge 2\sqrt {ab} \\\frac{1}{a} + \frac{1}{b} \ge \frac{2}{{\sqrt {ab} }}\end{array} \right.,\) nhân theo vế hai bất đẳng thức này ta được: \(\left( {a + b} \right)\left( {\frac{1}{a} + \frac{1}{b}} \right) \ge 4 \Rightarrow \frac{1}{a} + \frac{1}{b} \ge \frac{4}{{a + b}}\,\,\,\,\left( * \right)\) Ta có: \(A = \frac{1}{{{x^2} + {y^2}}} + \frac{2}{{xy}} + 4xy\)\( = \left( {\frac{1}{{{x^2} + {y^2}}} + \frac{1}{{2xy}}} \right) + \left( {\frac{1}{{4xy}} + 4xy} \right) + \frac{5}{{4xy}}.\) Sử dụng hệ quả (*) ta có: \(\frac{1}{{{x^2} + {y^2}}} + \frac{1}{{2xy}} \ge \frac{4}{{{{\left( {x + y} \right)}^2}}} \ge 4\) (do \(x + y \le 1\) ) Lại có : \(\frac{1}{{4xy}} + 4xy \ge 2\sqrt {\frac{1}{{4xy}}.4xy} = 2.\) Vì \({\left( {x - y} \right)^2} \ge 0 \Rightarrow 4xy \le {\left( {x + y} \right)^2} \le 1 \Rightarrow \frac{5}{{4xy}} \ge 5.\) Suy ra \(A \ge 4 + 2 + 5 = 11.\) Dấu “=” xảy ra \( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = y\\xy = \frac{1}{4}\\x + y \le 1\end{array} \right. \Leftrightarrow x = y = \frac{1}{2}\) Vậy giá trị nhỏ nhất của \(A\) là \(11\) khi \(x = y = \frac{1}{2}.\) Chọn C.