Cho các số thực x , y thõa mãn\(x \geq 0, y \geq 0 \text { và } x+y=1\)
Giá trị lớn nhất M , giá trị nhỏ nhất m của biểu thức \(S=\left(4 x^{2}+3 y\right)\left(4 y^{2}+3 x\right)+25 x y\) là:
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiDo \(x+y=1 \text { nên } S=16 x^{2} y^{2}+12(x+y)\left(x^{2}-x y+y^{2}\right)+34 x y\)
\(=16 x^{2} y^{2}+12\left[(x+y)^{2}-3 x y\right]+34 x y, \text { do } x+y=1=16 x^{2} y^{2}-2 x y+12\)
Đặt \(t=x y\). Do \(x \geq 0 ; y \geq 0\) nên \(0 \leq x y \leq \frac{(x+y)^{2}}{4}=\frac{1}{4} \Rightarrow t \in\left[0 ; \frac{1}{4}\right]\)
Xét hàm số \(f(t)=16 t^{2}-2 t+12\) trên \(f(t)=16 t^{2}-2 t+12\) Ta có \(f^{\prime}(t)=32 t-2 ; f^{\prime}(t)=0 \Leftrightarrow t=\frac{1}{16}\)
Bảng biến thiên
Từ bảng biến thiên ta có:
\(\min \limits_{[0 ; \frac{1}{4}]} f(t)=f\left(\frac{1}{16}\right)=\frac{191}{16} ; \max\limits _{[0 ; \frac{1}{4}]} f(t)=f\left(\frac{1}{4}\right)=\frac{25}{2}\)
Vậy giá trị lớn nhất của S là \(\frac{25}{2}\) đạt được khi \(\left\{\begin{array}{l} x+y=1 \\ x y=\frac{1}{4} \end{array} \Leftrightarrow\left\{\begin{array}{l} x=\frac{1}{2} \\ y=\frac{1}{2} \end{array}\right.\right.\)
giá trị nhỏ nhất của S là \(\frac{191}{16}\) đạt được khi \(\left\{\begin{array}{l} x+y=1 \\ x y=\frac{1}{16} \end{array} \Leftrightarrow\left[\begin{array}{l} (x ; y)=\left(\frac{2+\sqrt{3}}{4} ; \frac{2-\sqrt{3}}{4}\right) \\ (x ; y)=\left(\frac{2-\sqrt{3}}{4} ; \frac{2+\sqrt{3}}{4}\right) \end{array}\right.\right.\)