Cho x, y, z là các số thực thỏa mãn \(\sqrt{5x^2+2xy+2y^2}+\sqrt{8x^2+4xz+5z^2}=4x+y+2z\) và \(x\in [0;5]\) Tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của biểu thức\(P=\sqrt{2z+21-xy}-\sqrt{x+z+10-xy}\)
Với mọi x, y, z ta có \(\sqrt{5x^2+2xy+2y^2}=\sqrt{(2x+y)^2+(x-y)^2}\geq \sqrt{(2x+y)^2}\) \(=\left | 2x+y \right |\geq 2x+y\) \(\sqrt{8x^2+4xz+5z^2}=\sqrt{4(x+z)^2+(z-2x)^2}\geq \sqrt{4(x+z)^2}\) \(=2\left | x+z \right |\geq 2(x+z)\) Suy ra \(VT\geq 4x+y+2z\) Gt \(\Leftrightarrow\) Dấu “=” xảy ra \(\Leftrightarrow \left\{\begin{matrix} x=y\\ z=2x\\ x\geq 0 \end{matrix}\right.\) Thay vào biểu thức ta có \(P=\sqrt{-x^2+4x+21}-\sqrt{-x^2+3x+10}=f(x)\) liên tục trên [0;5] Có \(f'(x)=\frac{2-x}{\sqrt{-x^2+4x+21}}-\frac{3-2x}{2\sqrt{-x^2+3x+10}}\) \(f'(x)=0\Leftrightarrow x=\frac{1}{3}\) Ta có \(f'(0)=\sqrt{21}-\sqrt{10};f(\frac{1}{3})=\sqrt{2};f(5)=4\) Vậy \(maxP=4\) khi x = y = 5; z = 10 \(minP=\sqrt{2}\) khi \(x=y=\frac{1}{3};z=\frac{2}{3}\)