Cho hai số thực \(a,b\) thỏa mãn \(\dfrac{1}{4} < b < a < 1\). Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức \(P = {\log _a}\left( {b - \dfrac{1}{4}} \right) - {\log _{\frac{a}{b}}}\sqrt b \).

A. \(P = \dfrac{7}{2}\)

B. \(P = \dfrac{3}{2}\)

C. \(P = \dfrac{9}{2}\)

D. \(P = \dfrac{1}{2}\)

Suy nghĩ trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án

Chủ đề: Đề thi THPT QG

Môn: Toán

Lời giải:

Báo sai

Ta có: \({\left( {b - \dfrac{1}{2}} \right)^2} \ge 0,\forall b \in \left( {\dfrac{1}{4};1} \right) \Rightarrow {b^2} - b + \dfrac{1}{4} \ge 0,\forall b \in \left( {\dfrac{1}{4};1} \right) \Rightarrow b - \dfrac{1}{4} \le {b^2},\forall b \in \left( {\dfrac{1}{4};1} \right)\)

Mà \(\dfrac{1}{4} < a < 1\) nên \({\log _a}\left( {b - \dfrac{1}{4}} \right) \ge {\log _a}{b^2}\).

Do đó \(P \ge {\log _a}{b^2} - {\log _{\dfrac{a}{b}}}\sqrt b = 2{\log _a}b - \dfrac{1}{2}{\log _{\dfrac{a}{b}}}b = \dfrac{2}{{{{\log }_b}a}} - \dfrac{1}{2}.\dfrac{1}{{{{\log }_b}\dfrac{a}{b}}} = \dfrac{2}{{{{\log }_b}a}} - \dfrac{1}{{2\left( {{{\log }_b}a - 1} \right)}}\)

Đặt \({\log _b}a = t\). Do \(b < a < 1\) nên \({\log _b}b > {\log _b}a > {\log _b}1 \Rightarrow 0 < t < 1\)

Suy ra \(P \ge P\left( t \right) = \dfrac{2}{t} - \dfrac{1}{{2\left( {t - 1} \right)}}\) với \(0 < t < 1\).

Xét \(P\left( t \right) = \dfrac{2}{t} - \dfrac{1}{{2\left( {t - 1} \right)}}\) trên \(\left( {0;1} \right)\) ta có: \(P'\left( t \right) = \dfrac{{ - 3{t^2} + 8t - 4}}{{2{t^2}{{\left( {t - 1} \right)}^2}}} = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}t = \dfrac{2}{3} \in \left( {0;1} \right)\\t = 2 \notin \left( {0;1} \right)\end{array} \right.\).

Bảng biến thiên:

Quan sát bảng biến thiên ta thấy \(P\left( t \right) \ge \dfrac{9}{2}\) suy ra \(\mathop {\min }\limits_{t \in \left( {0;1} \right)} P\left( t \right) = \dfrac{9}{2}\) khi \(t = \dfrac{2}{3}\).

Do đó \(P \ge P\left( t \right) \Rightarrow P \ge \dfrac{9}{2}\). Dấu \('' = ''\) xảy ra khi \(\left\{ \begin{array}{l}{b^2} = b - \dfrac{1}{4}\\{\log _b}a = \dfrac{2}{3}\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}b = \dfrac{1}{2}\\a = {\left( {\dfrac{1}{2}} \right)^{\dfrac{2}{3}}}\end{array} \right.\)

Vậy giá trị nhỏ nhất của \(P\) là \(\dfrac{9}{2}\).

Chọn C.

Câu hỏi này thuộc đề thi trắc nghiệm dưới đây, bấm vào Bắt đầu thi để làm toàn bài