Đến nội dung

Trung Gauss

Trung Gauss

Đăng ký: 01-04-2014
Offline Đăng nhập: 10-04-2018 - 19:02
*****

#664694 Tìm $\lim_{n\to\infty }u_{n}$: $${u_{n+2}}...

Gửi bởi Trung Gauss trong 15-12-2016 - 12:19

Bằng qui nạp dễ CM được $(u_n)\in (0;1)$. Xét dãy $(v_n)$: $$\begin{cases} v_0=\min \{a, b\}\\ v_{n+1}=\dfrac{1}{2010}v^4_n+\dfrac{2009}{2010}\sqrt[4]{v_n}, \forall n\in\mathbb{N} \end{cases}$$  Theo AM-GM: $$v_{n+1}=\dfrac{1}{2010}v^4_n+\dfrac{2009}{2010}\sqrt[4]{v_n}\ge\sqrt[2010]{v_n^4.\sqrt[4]{v_n}} > v_n$$ Dễ thấy $v_n\in (0;1)$ Từ đó suy ra $\lim v_n=1$. 

Bằng qui nạp, dễ thấy: $v_n\le \min\{ u_{2n}, u_{2n+1}\}, u_{2n+3}\ge v_{n+1}\Rightarrow v_{n+1}\le\min\{u_{2n+2}, u_{2n+3}\}$. Do đó: $$v_n\le \min\{u_{2n}, u_{2n+1}\}\le \max\{u_{2n}, u_{2n+1}\}<1$$ Theo nguyên lý  kẹp, ta được: $$1<u_n<1\Rightarrow \lim u_n =1$$

Vậy, $$\boxed{\lim u_n =1}$$




#594848 $\sqrt{\frac{2y}{x+y}}+\sqr...

Gửi bởi Trung Gauss trong 22-10-2015 - 19:22

không hiểu phần $\=\dfrac{4(x+y+z)(xy+yz+zx)}{(x+y)(y+z)(z+x)}$

$$\sum \dfrac{y}{(y+z)(x+y)}. \sum (y+z)=\sum \dfrac{y(z+x)}{(y+z)(x+y)}.\sum (y+z) =\dfrac{4(x+y+z)(xy+yz+zx)}{(x+y)(y+z)(z+x)}$$




#594734 $\sqrt{\frac{2y}{x+y}}+\sqr...

Gửi bởi Trung Gauss trong 21-10-2015 - 20:12

Theo Cauchy Schwarz: $$\left( \sum \sqrt{ \dfrac{y}{x+y} }\right)^2 \le \sum \dfrac{y}{(y+z)(x+y)}. \sum (y+z)=\dfrac{4(x+y+z)(xy+yz+zx)}{(x+y)(y+z)(z+x)}$$

Tới đây áp dụng BDT quen thuộc: $$8(x+y+z)(xy+yz+zx)\le 9(x+y)(y+z)(z+x)$$ là có đpcm.




#584429 CMR $\exists k\in\mathbb{Z}:\; 2^nk+1...

Gửi bởi Trung Gauss trong 23-08-2015 - 20:24

Bài toán: CMR tồn tại $k\in\mathbb{Z}$ để $2^nk+1$ là hợp số với mọi $n$.




#581256 $\sum \frac{1}{a^2(p-a)^2}\geqslant...

Gửi bởi Trung Gauss trong 13-08-2015 - 10:58

a,b,c là 3 cạnh 1 tam giác.

CMR: $\sum \frac{1}{a^2(p-a)^2}\geqslant \frac{9}{4S^2}$

 

Từ đk $a,b,c$ là 3 cạnh một tam giác, ta chọn $x,y,z$ s/cho: $a=y+z, b=z+x, c=x+y$. Khi đó BDT cần CM trở thành: $$\dfrac{1}{x^2(y+z)^2}+\dfrac{1}{y^2(z+x)^2}+\dfrac{1}{z^2(x+y)^2}\ge\dfrac{9}{4xyz(x+y+z)}$$ Đặt $m=yz, n=zx, p=xy$ Ta cần CM: $$\dfrac{1}{(m+n)^2}+\dfrac{1}{(n+p)^2}+\dfrac{1}{(p+m)^2}\ge \dfrac{9}{4(mn+np+pm)}$$ Đây chính là BDT Iran 96 quen thuộc 




#578206 ỨNG DỤNG PHƯƠNG TRÌNH PELL TRONG GIẢI PHƯƠNG TRÌNH NGHIỆM NGUYÊN

Gửi bởi Trung Gauss trong 03-08-2015 - 17:18

Em đọc cái này thấy khá mâu thuẫn. Đã có $(a,b)$ là nghiệm nhỏ nhất của $(2)$ rồi sao phải "$(2)$ có nghiệm khi và chỉ khi hệ $\begin{cases} a=x^2+dy^2 \\ b=2xy \end{cases}$ có nghiệm" nữa ?

Ví dụ như phương trình $x^2-2y^2=-1$ có $(1,1)$ là nghiệm nguyên dương nhưng hệ $\begin{cases} 1=x^2+2y^2 \\ 1=2xy \end{cases}$ hoàn toàn không có nghiệm nguyên dương.

 

Xin lỗi, mình nhầm :) 




#575635 Đề thi Olympic 30/4 chính thức lần thứ XXI năm 2015 (lớp 11)

Gửi bởi Trung Gauss trong 26-07-2015 - 19:56

 

KỲ THI OLYMPIC 30/4 LẦN THỨ XXI 

 

 

Bài 4 (3 điểm)

Cho $a,b,c$ là các số nguyên tố. Đặt $x=a+b-c,y=a+c-b,z=b+c-a$. Gỉa sử rằng $x^2=y$ và hiệu $\sqrt{z}-\sqrt{y}$ là bình phương của một số nguyên tố. Tính giá trị biểu thức :

$$T=(a+2)(b-10)(c+2)$$

 

 

 

Gọi $p$ là số nguyên tố sao cho $$\begin{aligned}&\sqrt{z}-\sqrt{y}=p^2\\\Leftrightarrow &z+y-2\sqrt{yz}=p^4\\\Leftrightarrow &2c-2\sqrt{(c+a-b)(b+c-a)}=p^4\end{aligned}$$ Từ đây suy ra $2\;|\; p\Rightarrow p=2$. Ta có hệ: $$\begin{cases}c-\sqrt{(c+a-b)(b+c-a)}=8\\(a+b-c)^2=c+a-b\end{cases}$$ Ta biến đổi PT đầu: $$\begin{aligned}& (c+a-b)(a+b-c)=(c-8)^2\\\Leftrightarrow &c^2-(a-b)^2=(c-8)^2\\\Leftrightarrow & (c-8)^2+(a-b)^2=c^2\end{aligned}$$ Xem đây là phương trình Pythargores, chú ý rằng $\gcd{(c-8, c, a-b)}=1$ (vì $a,b,c$ nguyên tố) nên:

 

     + Trường hợp 1: $\begin{cases} c-8=2mn\\a-b=m^2-n^2\\c=m^2+n^2\end{cases}\; (m,n\in\mathbb{N})$ Do $c$ nguyên tố mà lúc này $2\;|\; c$ nên $c=2$. Như vậy: $$(a+b-2)^2=a-b+2$$ Vì $\gcd{(c-8, a-b, c)}=1$ nên $a,b$ khác tính chẵn lẻ. Tuy nhiên khi $a=2\vee b=2$ thì hệ đều không thỏa mãn.

 

     + Trường hợp 2: $\begin{cases}a-b=2mn\\c-8=m^2-n^2\\c=m^2+n^2\end{cases}(m,n\in\mathbb{N})$ Từ đây suy ra luôn $n=2\Rightarrow \begin{cases}c=m^2+4\\a-b=4m\end{cases}$ Thay vào hệ trên ta được: $$(a+b-m^2-4)^2=(m+2)^2$$

          $\bullet $ Khả năng 1: $a+b-m^2-4=m+2\Leftrightarrow a+b=m^2+m+6$. Kết hợp với $a-b=4m$ suy ra: $$\begin{cases}a=\dfrac{(m^2+5m+6}{2}\\b=\dfrac{m^2-3m+6}{2}\end{cases}$$ Đặt $m=2k+1,k\in\mathbb{Z}$ Suy ra $a=(k+2)(2k+3)$ Do $a$ nguyên tố nên $$2k+1=^+_- 1\vee k+2=^+_-1\Rightarrow k=-3\Rightarrow a=3, b=23, c=29\Rightarrow \boxed{T=2015}$$

     

         $\bullet $ Khả năng 2: $a+b-m^2-4=-m-2\Leftrightarrow a+b=m^2-m+2$. Suy ra: $$\begin{cases} a=\dfrac{m^2+2m+2}{2}\\b=\dfrac{m^2-5m+2}{2}\end{cases}$$ Đặt $m=2k+1, k\in\mathbb{Z}$ Suy ra $a=(k+1)(2k+3)$ Tương tự ta cũng có $2k+3=^+_- 1\vee k+1=^+_- 1$ Tuy nhiên  lúc này ta không nhận được giá trị $a, b, c$ nguyên tố nào.

 

Tóm lại $$\boxed{T=2015}$$




#574109 Tìm $n$ sao cho $\frac{2^n-1}{3}...

Gửi bởi Trung Gauss trong 19-07-2015 - 21:34

Tìm tất cả số nguyên dương $n$ sao cho $2^n-1$ chia hết cho $3$ và $\frac{2^n-1}{3}$ là ước của một số nguyên có dạng $4m^2+1$.

 

Bổ đề 1: Với mỗi số nguyên dạng $4k+3$ thì luôn tồn tại một ước nguyên tố $p\equiv 3\pmod{4}$.

Bổ đề 2: Nếu $p$ là số nguyên tố dạng $4k+3$ và tồn tại $x, y\in\mathbb{Z}$ thỏa $p\;|\; x^2+y^2$ thì $\begin{cases}p\;|\; x\\p\;|\; y\end{cases}$

 

Quay lại bài toán:

Ta có: $2\equiv -1\pmod{3} $ nên $2^n\equiv 1\pmod{3}\Leftrightarrow n $ chẵn. Giả sử: $n=2^k.h,\; h$ lẻ. ta sẽ CM $h=1$. Thật vậy, g/s $h>1$. Ta có: $$2^h-1\;|\; 2^n-1\;|\; 3.4m^2+3$$ Do xét $h $ lẻ nên ta xét với $2^h-1\;|\; 4m^2+1$. Do $2^h-1\equiv 3\pmod{4}$ nên theo bổ đề 1, tồn tại một ước nguyên tố của $2^h -1$ dạng $2^l-1$ Sử dụng bổ đề 2, ta có: $$\begin{cases}2^l-1\; |\; 4m^2\\2^l-1\;|\;1\end{cases}\Leftrightarrow l=1, \text{vô lý}$$ Do vậy $n=2^k, k\in\mathbb{N}$. Ta sẽ CM đây cũng chính là KQ cần tìm. Ta phân tích: $$2^{2^k}-1=(2^{2^0}+1)(2^{2^1}+1)(2^{2^2}+1)...(2^{2^{k-1}}+1)$$ Chú ý rằng $3\;|\; 2^n-1$ nên ta xét với $\prod_{i=1}^{k-1}(2^{2^i}+1)$ Xét hệ thặng dư: $$\begin{cases} x\equiv 2^{2^0-1}\pmod{2^{2^1}+1}\\x\equiv 2^{2^1-1}\pmod{2^{2^{2}}+1}\\...\\x\equiv 2^{2^{i-1}-1}\pmod{2^{2^i}+1}\\...\\x\equiv 2^{2^{k-2}-1}\pmod{2^{2^{k-1}}+1}\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases}4x^2\equiv -1\pmod{2^{2^1}+1}\\4x^2\equiv -1 \pmod{2^{2^2}+1}\\...\\4x^2\equiv -1\pmod{2^{2^i}+1}\\...\\4x^2\equiv -1\pmod{2^{2^{k-1}}+1}\end{cases}$$. Chú ý rằng $\gcd(2^{2^i}+1; 2^{2^j}+1)=1, i\neq j$ nên theo định lý thặng dư Trung Hoa, hệ này có nghiệm duy nhất: $$4x^2\equiv -1\pmod{\prod_{i=1}^{k-1}(2^{2^i}+1)}\Leftrightarrow 4m^2+1\;\vdots \;\dfrac{2^n-1}{3}$$

Vậy: $n=2^k, k\in\mathbb{N}$




#573890 HÀM LỒI, LÕM. HÀM BÁN LỒI, BÁN LÕM VÀ NGUYÊN LÝ BIÊN

Gửi bởi Trung Gauss trong 18-07-2015 - 22:48

HÀM LỒI, LÕM. HÀM BÁN LỒI, BÁN LÕM

VÀ NGUYÊN LÝ BIÊN


I. Định nghĩa:

    1. Hàm lồi, lõm:

       Hàm số $f$ được gọi là lồi trên đoạn $[\alpha; \beta ]\subset\mathbb{R}$ nếu với mọi $x, y\in [\alpha; \beta ]$ và với mọi $a,b\ge 0$ thỏa $a+b=1$ thì: $$f(ax+by)\ge af(x)+bf(y)$$ 

       Ngược lại, $f$ được gọi là lõm trên đoạn $[\alpha; \beta ]\subset\mathbb{R}$ nếu với mọi $x, y\in [\alpha; \beta ]$ và với mọi $a,b\ge 0$ thỏa $a+b=1$ thì: $$f(ax+by)\le af(x)+bf(y)$$ 


 Chú ý: Ta thừa nhận kết quả sau:

     Nếu hàm $f$ khả vi hai lần trên $[\alpha ;\beta ]$ thì $f$ lồi trên $[\alpha ;\beta ]$ khi $f''\le 0,\forall x\in [\alpha; \beta ]$. Ngược lại, $f$ lõm trên $[\alpha; \beta ] $ khi $f''\ge 0,\forall x\in [\alpha ;\beta ]$


    2. Hàm bán lồi, bán lõm:

       Hàm số $f$ được gọi là bán lồi, bán lõm trên $[\alpha ; \beta ]\subset \mathbb{R}$ nếu tồn tại hằng số $\gamma\in [\alpha ; \beta ]$ duy nhất sao cho $f$ lồi trên $[\alpha ; \gamma ]$ và lõm trên $[\gamma ; \beta ]$ hoặc ngược lại.


II. Tính chất:

                                                                         

    1. Nếu $f$ là hàm lồi trên $[\alpha ; \beta ]$ thì ta có: $\min f=\min\{ f(\alpha ); f(\beta )\}$

    2. Nếu $f$ lõm trên $[\alpha ; \beta ]$ thì ta có: $\max f=\max\{ f(\alpha ); f(\beta )\}$

    3. Nếu $f$ là một hàm lõm trên đoạn $[\alpha ; \beta ]$ thì khi đó với mọi $x,y, z\in\mathbb{R}$ thỏa mãn đồng thời $\beta \ge x\ge z\ge y\ge \alpha$ và $x+y-z\ge\alpha  $ thì $$f(x)+f(y)-f(z)\ge f(x+y-z)$$ 

 Chứng minh: 

 Đặt $t=x-z$, dễ thấy $0\le t\le x-y\Rightarrow t=k(x-y), k\in [0; 1]$. Ta có: $$\begin{aligned}f(x)+f(y)-f(z)-f(x+y-z)&=f(x)+f(y)-f(x-t)-f(y+t)\\&=f(x)+f(y)-f\left(x-k(x-y)\right)-f\left( y+k(x-y)\right)\\&=f(x)+f(y)-f\left((1-k)x+ky\right)-f\left( kx+(1-k)y\right) \\&\ge f(x)+f(y)-(1-k)f(x)-kf(y)-kf(x)-(1-k)f(y)=0\;\;\;\text{(Q.E.D)}\end{aligned}$$ 


   4. Nếu $f$ lồi trên  trên đoạn $[\alpha ; \beta ]$ thì khi đó với mọi $x,y, z\in\mathbb{R}$ thỏa mãn đồng thời $\beta \ge x\ge z\ge y\ge \alpha$ và $x+y-z\ge\alpha$ thì $$f(x)+f(y)-f(z)\le f(x+y-z)$$ 

   5. Nếu $f$ lõm trên $[\alpha ; \beta ]$ thì với dãy số $x_n \in [\alpha ; \beta ]$ thỏa $\sum_{i=1}^nx_i\le \beta+(n-1)\alpha$ thì khi đó: $$f(x_1)+f(x_2)+...+f(x_n)-(n-1)f(a)\le f(x_1+x_2+...+x_n-(n-1)\alpha )$$

 Chứng minh: 

 Ta chứng minh bằng qui nạp theo $n$ 

 Với $n=1$, hiển nhiên đúng.

 Giả sử tính chất 5 đúng tới $n$. Ta xét khi $n+1$.

 Không giảm tính tổng quát, giả sử $x_{n+1}=\max\{x_1; x_2;...; x_{n+1}\}$. Sử dụng giả thiết qui nạp ta chỉ cần chứng minh: $$f(x_1+x_2+...+x_n-(n-1)\alpha )+f(x_{n+1})\le f(\alpha )+f(x_1+x_2+...+x_{n+1}-n\alpha )$$ Do $x_{n+1}=\max\{x_1, x_2,..., x_{n+1}\}$ và $x_i\in [\alpha; \beta ]$ nên: $$\begin{aligned}f(\alpha )+f(x_1+x_2+...+x_{n+1}-n\alpha )&\ge f(x_1+x_2+...+x_{n+1}-n\alpha +\alpha -x_{n+1})+f(x_{n+1})\\&=f(x_1+x_2+...+x_n-(n-1)\alpha )+f(x_{n+1})\end{aligned}$$ Như vậy, khẳng định đúng với $n+1$. Ta có đpcm.


  6. Nếu $f$ lồi trên $[\alpha ; \beta ]$ thì với dãy số $x_n \in [\alpha ; \beta ]$ thỏa $\sum_{i=1}^nx_i\le \beta+(n-1)\alpha$ thì khi đó: $$f(x_1)+f(x_2)+...+f(x_n)-(n-1)f(a)\ge f(x_1+x_2+...+x_n-(n-1)\alpha )$$

 7. (BDT tiếp tuyến)

      $*$ Nếu $f$ lõm trên $[\alpha ; \beta ]$ thì với mọi $x, x_0\in [\alpha ; \beta ]$ ta có : $$f(x)\ge f'(x_0)(x-x_0)+f(x_0)$$

      $*$ Nếu $f$ lồi trên $[\alpha ; \beta ]$ thì với mọi $x, x_0\in [\alpha ; \beta ]$ ta có : $$f(x)\le f'(x_0)(x-x_0)+f(x_0)$$

 

  $*$ Đặc biệt, khi $f(x)=ax+b, a\neq 0$ thì đồ thị $f$ là một đoạn thẳng nên: $$\min\{f(\alpha ); f(\beta )\}\le f(x)\le \max\{f(\alpha ); f(\beta )\}$$

 

Định lý 1: Cho $(x_n)$ là dãy các số thực thỏa:

               i) $(x_n)$ là dãy không giảm.

               ii) $x_n\in [\alpha ; \beta ]$

               iii) $x_1+x_2+...+x_n=k=\text{const}$

               iv) $f$ là hàm trên $[\alpha ; \beta ]$ thỏa $f$ lồi trên $[\alpha ; \gamma ]$ và lõm trên$[\gamma ; \beta ]$.

Đặt $F=f(x_1)+f(x_2)+...+f(x_n)$. Khi đó: 

       + $\min F\Leftrightarrow x_1=x_2=...=x_{k-1}=a; x_{k+1}=...=x_n\in [\alpha ; \beta ]$

       + $\max F\Leftrightarrow x_1=x_2=...=x_{k-1}\in [\alpha ; \beta ]; x_{k+1}=...=x_n=b$

 

Định lý 2: Cho $(x_n)$ là dãy các số thực thỏa:

               i) $(x_n)$ là dãy không giảm.

               ii) $x_n\in [\alpha ; \beta ]$

               iii) $x_1+x_2+...+x_n=k=\text{const}$

               iv) $f$ là hàm trên $[\alpha ; \beta ]$ thỏa $f$ lõm trên $[\alpha ; \gamma ]$ và lồi trên$[\gamma ; \beta ]$.

Đặt $F=f(x_1)+f(x_2)+...+f(x_n)$. Khi đó: 

       + $\max F\Leftrightarrow x_1=x_2=...=x_{k-1}=a; x_{k+1}=...=x_n\in [\alpha ; \beta ]$

       + $\min F\Leftrightarrow x_1=x_2=...=x_{k-1}\in [\alpha ; \beta ]; x_{k+1}=...=x_n=b$

 

 Định lý 3: Cho $(x_n)$ là dãy các số thực thỏa:

               i) $(x_n)$ là dãy không giảm.

               ii) $x_n\in\mathbb{R}$

               iii) $x_1+x_2+...+x_n=k=\text{const}$

               iv) $f$ là hàm trên $[\alpha ; \beta ]$ thỏa $f$ lồi trên $(-\infty; \gamma ]$ và lõm trên$[\gamma ; +\infty )$.

Đặt $F=f(x_1)+f(x_2)+...+f(x_n)$. Khi đó: 

       + $\min F\Leftrightarrow x_1\le x_2=x_3=...x_n$

       + $\max F\Leftrightarrow x_1=x_2=...=x_{n-1}\le x_n$

 
Định lý 4: Cho $(x_n)$ là dãy các số thực thỏa:

               i) $(x_n)$ là dãy không giảm.

               ii) $x_n\in\mathbb{R}$

               iii) $x_1+x_2+...+x_n=k=\text{const}$

               iv) $f$ là hàm trên $[\alpha ; \beta ]$ thỏa $f$ lõm trên $(-\infty; \gamma ]$ và lồi trên$[\gamma ; +\infty )$.

Đặt $F=f(x_1)+f(x_2)+...+f(x_n)$. Khi đó: 

       + $\max F\Leftrightarrow x_1\le x_2=x_3=...x_n$

       + $\min F\Leftrightarrow x_1=x_2=...=x_{n-1}\le x_n$

 

II. Các ví dụ: 

 

 Ví dụ 1: (IMO Shorlist 1993, Viet Nam) Cho $a, b, c, d$ là các số thực không âm thỏa $a+b+c+d=1$. CMR: $$abc+abd+acd+bcd\le \dfrac{1}{27}+\dfrac{176}{27}abcd$$

Lời giải:

  Giả sử $a=\min\{a,b,c,d\}\Rightarrow a\le\dfrac{1}{4}$. BDT cần chứng minh viết lại dưới dạng: $$\left(bc+cd+bd-\dfrac{176}{27}bcd\right)a+bcd\le\dfrac{1}{27}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;(1)$$ Xem VT của $(1)$ như một hàm số theo $a$. Ta xét các trường hợp: 

      Trường hợp 1: $bc+cd+bd-\dfrac{176}{27}bcd=0.$ Khi đó:  $$VT_{(1)}=bcd\le\dfrac{(b+c+d)^3}{27}\le\dfrac{(a+b+c+d)^3}{27}=\dfrac{1}{27}$$

      Trường hợp 2: $bc+cd+bd-\dfrac{176}{27}bcd<0.$ Khi đó:  $$VT_{(1)}\le bcd\le \dfrac{1}{27}$$

      Trường hợp 3: $bc+cd+bd-\dfrac{176}{27}bcd>0.$ Khi đó: $$VT_{(1)}\le \dfrac{bc+cd+bd}{4}-\dfrac{17}{27}bcd$$ Sử dụng BDT Schur, ta có: $$\dfrac{bc+cd+bd}{4}-\dfrac{17}{27}bcd\le \dfrac{13}{324}(bc+cd+bd)+\dfrac{17}{576}\le \dfrac{13(b+c+d)^2}{324.3}+\dfrac{17}{576}=\dfrac{1}{27}$$

 Phép chứng minh hoàn tất.

    Lưu ý: Tùy theo bài toán ra cần lựa đại lượng thay đổi phù hợp sao cho thuận lợi trong việc công phá bài toán. Đối với bài toán này, ta có thể cố định $c, d$ thì do $a+b+c+d=1$ nên $a+b$ cũng cố định, lúc này khảo sát $VT_{(1)}$ theo $ab$ ta cũng thu dược đpcm.

 

Ví dụ 2: (Vasile Cirtoaje) Cho $a, b, c, d$ là các số thực không âm $a, b, c, d$ thỏa $a^2+b^2+c^2+d^2=1$. CMR: $$(1-a)(1-b)(1-c)(1-d)\ge abcd$$

Lời giải:

 Giả sử $a=\min\{a,b,c,d\}\Rightarrow a\le\dfrac{1}{2}$. Ta viết BDT cần chứng minh dưới dạng: $$[(1-b)(1-c)(1-d)+bcd]a-(1-b)(1-c)(1-d)\le 0\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;(1)$$ Xem VT của $(1)$ như một hàm theo $a$. Ta có hai trường hợp:

     Trường hợp 1: $(1-b)(1-c)(1-d)+bcd=0$, hiển nhiên đúng.

     Trường hợp 2: $(1-b)(1-c)(1-d)+bcd>0$. Khi đó: $$[(1-b)(1-c)(1-d)+bcd]a-(1-b)(1-c)(1-d)\le \dfrac{bcd-(1-b)(1-c)(1-d)}{2}$$ Đặt $\begin{cases}p=b+c+d\\q=bc+cd+db\\r=bcd\end{cases}$. Khi đó, ta cần CM:$$\dfrac{2r+p-q-1}{2}\le 0$$ Chú ý là lúc này $p^2-2q=\dfrac{3}{4}$ nên ta cần CM: $$4r-\dfrac{1}{4}\le (p-1)^2$$ Theo AM-GM: $p\ge 3\sqrt[3]{r}$ Từ đây chỉ việc khảo sát hàm $g ( r ) =4r-9\sqrt[3]{r^2}+6\sqrt{r}-\dfrac{5}{4}, r\le \dfrac{1}{8}$ là có đpcm. 

 

 Ví dụ 3: (Crux Mathemmaticorum) Cho $a,b,c$ là các số không âm. CMR: $$\sqrt{1+\dfrac{48a}{b+c}}+\sqrt{1+\dfrac{48b}{c+a}}+\sqrt{1+\dfrac{48c}{a+b}}\ge 15$$ Lời giải:

Đặt $x=\dfrac{2a}{b+c}; y=\dfrac{2b}{c+a}; z=\dfrac{2c}{a+b}$. Khi đó, ta có: $$xy+yz+zx+xyz=4$$ Và ta cần CM: $$\sqrt{1+24x}+\sqrt{1+24y}+\sqrt{1+24z}\ge 15\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;(1)$$ Không giảm tính tổng quát, giả sử: $x=\max\{ x,y, z\}\Rightarrow x\ge 1$. Xem VT của $(1)$ như một hàm $f$ theo $x$. Dễ thấy $f$ đồng biến nên $f$ đạt giá trị nhỏ nhất khi $x=1$. Lúc này, ta có $y+z+2yz=4\Leftrightarrow y=\dfrac{4-z}{1+2z}$ và ta cần tìm GTNN của $$\sqrt{1+24y}+\sqrt{1+24z}=\sqrt{1+24.\dfrac{4-z}{1+2z}}+\sqrt{1+24z}$$ Thực hiện khảo sát hàm $g(z)=\sqrt{1+24.\dfrac{4-z}{1+2z}}+\sqrt{1+24z}$ với $z\in [0; 1]$ ta dễ dàng thấy $g(z)\ge 10$ Từ đó suy ra: $$\sqrt{1+24x}+\sqrt{1+24y}+\sqrt{1+24z}\ge 15\;\text{  (Q.E.D)}$$

Ví dụ 4: Cho các số $a,b,c$ không âm. CMR: $$\left( \dfrac{4a}{b+c}+1\right)\left( \dfrac{4b}{c+a}+1\right)\left(\dfrac{4c}{a+b}+1\right)\ge 25$$ Lời giải:

Đặt $x=\dfrac{2a}{b+c}, y=\dfrac{2b}{c+a}, z=\dfrac{2c}{a+b}$. Khi đó: $$xy+yz+zx+xyz=4$$

Và ta cần CM: $$(1+2x)(1+2y)(1+2z)\ge 25$$Nếu ta xem VT của BDT này như một hàm theo $z$ thì rõ ràng đây là một hàm bậc nhất và đồng biến. Theo đó. GTNN của hàm này đạt được khi $z=0$. Lúc này $xy=4$ và ta cần chỉ ra: $$(1+2x)(1+2y)\ge 25\Leftrightarrow x+y\ge 8$$ Điều này là hiển nhiên theo AM-GM. Bài toán được chứng minh.

Ví dụ 5: (USA MO 2000) Cho $a,b, c$ là các số thực không âm. CMR: $$\dfrac{a+b+c}{3}-\sqrt[3]{abc}\le\max\{(\sqrt{a}-\sqrt{b})^2; (\sqrt{b}-\sqrt{c})^2; (\sqrt{c}-\sqrt{a})^2\}$$ Lời giải:

Không mất tính tổng quát, giả sử $a\le b\le c$. Khi đó, ta cần CM: $$a+b+c-3\sqrt[3]{abc}-3(\sqrt{c}-\sqrt{a})^2\ge 0\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;(1)$$ Xem VT của $(1)$ là một hàm theo  $b$. Ta tính được $$f''(b)=\dfrac{\sqrt[3]{ca}}{3\sqrt[3]{b^5}}>0$$

 Do đó $f$ là hàm lõm. Như vậy GTLN của $f$ đạt được khi $b=a$ hoặc $b=c$. Ta xét khi $a=b$. Khi đó ta cần CM: $$a+2c+3\sqrt[3]{ca^2}\ge 6\sqrt{ca}$$ Điều này là đúng theo AM-GM.

Nếu mở rộng BDT trên ta tìm được chặn dưới của đại lượng TBC-TBN là $\dfrac{1}{2}\min_{1\le i<j\le n}\{(\sqrt{a_i}-\sqrt{a_j})^2\}$. Đây chính là bài toán BDT trong kì thi MOSP 2000: 

 Cho $a_1, a_2,...,a_n$ là các số không âm. CMR: $$\dfrac{1}{n}\sum_{i=1}^n a_i-\sqrt[n]{\prod_{i=1}^n a_i}\ge \dfrac{1}{2}\min_{1\le i<j\le n}\{(\sqrt{a_i}-\sqrt{a_j})^2\}$$ 

 

Ví dụ 6: Cho $a, b, c\ge 0$ có tổng bằng $1$. CMR: $$\sqrt{\dfrac{1-a}{1+a}}+\sqrt{\dfrac{1-b}{1+b}}+\sqrt{\dfrac{1-c}{1+c}}\le 1+\dfrac{2}{\sqrt{3}}$$ Lời giải: 

Giả sử $a\le b\le c$. Xét hàm số: $$ f(x)=\sqrt{\dfrac{1-x}{1+x}}, x\in [0; 1]$$ Ta tính được: $$f''(x)=\dfrac{1-2x}{(x+1)^4\sqrt{\left(\dfrac{1-x}{1+x}\right)^3}}$$ Ta thấy $f''$ đổi dấu khi qua $x=1/2$ nên $f$ lõm trên $\left[0; \dfrac{1}{2}\right]$ và lồi trên $\left[\dfrac{1}{2}; 1\right]$. Do đó theo định lý 2, VT đạt cực đại khi: $$\begin{cases}a=0, b=c\\a+b+c=1\end{cases}\vee \begin{cases}a=b=0\\c=1\end{cases}$$ Giải các hệ này ta dễ dàng suy ra đpcm.

 

Tổng quát hóa bài toán ví dụ 6, ta thu được bài toán của tạp chí Crux Mathemmaticorum: 

Cho $x_1, x_2,..., x_n\;\; (n\ge 2)$ là các số không âm có tổng bằng $1$. CMR: $$\sqrt{\dfrac{1-x_1}{1+x_1}}+\sqrt{\dfrac{1-x_2}{1+x_2}}+...+\sqrt{\dfrac{1-x_n}{1+x_n}}\le n-2+\dfrac{2}{\sqrt{3}}$$

 

Ví dụ 7: (VMEO 2005) Cho $a,b,c$ là các số thực dương cho trước và $x, y, z$ là các số thực dương thỏa mãn $ax+by+cz=xyz$. Tìm GTNN của: $$P=x+y+z$$ Lời giải:

Bổ đề: Với các số thực dương $a, b, c$ cho trước. Khi đó tồn tại duy nhất $d>0$ sao cho: $$\dfrac{1}{a+d}+\dfrac{1}{b+d}+\dfrac{1}{c+d}=\dfrac{2}{d}$$ Chứng minh bổ đề: Viết biểu thức trên lại thành: $$\dfrac{a}{a+d}+\dfrac{b}{b+d}+\dfrac{c}{c+d}=1$$ Xem VT của đẳng thức này là một hàm $f$ theo $d$. Dễ thấy $f$ liên tục và $f$ nghịch biến. Mặt khác $\lim_{d\to 0}f(d) =3$ và $\lim_{d\to +\infty } f(d)=0$ nên tồn tại duy nhất số $d>0$ thỏa mãn đẳng thức trên. Bổ đề được chứng minh.

 

Quay lại bài toán. Đặt $x=\sqrt{\dfrac{bc}{a}}m, y=\sqrt{\dfrac{ca}{b}}n, z=\sqrt{\dfrac{ab}{c}}p$. Khi đó ta có: $$m+n+p=mnp$$ Điều này gợi cho ta chọn $A, B, C$ là ba góc của một tam giác nhọn sao cho: $m=\tan A, n=\tan B, p=\tan C$. Bây giờ, ta cần tìm GTNN của: $$P=\sqrt{\dfrac{bc}{a}}\tan A+\sqrt{\dfrac{ca}{b}}\tan B+\sqrt{\dfrac{ca}{b}}\tan C$$ Xét hàm $f(x)=\tan x, x\in \left(0;\dfrac{\pi}{2}\right)$. Ta có : $f"(x)=2\tan x. (\tan ^2 x+1)>0,\forall x\in\left(0, \dfrac{\pi}{2}\right)$ nên $f$ lõm trên $\left(0; \dfrac{\pi}{2}\right)$. Ta chọn $d$ là số thực dương sao cho: $$\dfrac{1}{a+d}+\dfrac{1}{b+d}+\dfrac{1}{c+d}=\dfrac{2}{d}$$ Sự tồn tại của $d$ hoàn toàn được khẳng định theo bổ đề. Áp dụng BDT tiếp tuyến, ta có: $$\begin{aligned} & f(A)\ge f'\left(\arctan\sqrt{\dfrac{a(b+d)(c+d)}{bc(a+d)}}\right)\left[A-\arctan\sqrt{\dfrac{a(b+d)(c+d)}{bc(a+d)}}\right]+f\left(\arctan\sqrt{\dfrac{a(b+d)(c+d)}{bc(a+d)}}\right)\\\Rightarrow &\tan A\ge \dfrac{a(b+d)(c+d)+bc(a+d)}{bc(a+d)}\left[A-\arctan\sqrt{\dfrac{a(b+d)(c+d)}{bc(a+d)}}\right]+\sqrt{\dfrac{a(b+d)(c+d)}{bc(a+d)}}\\&\Rightarrow\sqrt{\dfrac{bc}{a}}\tan A\ge \dfrac{2abc+(ab+bc+ca)d+ad^2}{\sqrt{abc}(a+d)}\left[A-\arctan\sqrt{\dfrac{a(b+d)(c+d)}{bc(a+d)}}\right]+\sqrt{\dfrac{(b+d)(c+d)}{a+d}}\end{aligned}$$ Chú ý rằng vì $$\dfrac{1}{a+d}+\dfrac{1}{b+d}+\dfrac{1}{c+d}=\dfrac{2}{d}$$ nên ta có ngay  $$d^3=2abc+(ab+bc+ca)d$$ Suy ra: $$\sqrt{\dfrac{bc}{a}}\tan A\ge\dfrac{d^2}{\sqrt{abc}}\left[ A-\arctan\sqrt{\dfrac{a(b+d)(c+d)}{bc(a+d)}}\right] +\sqrt{\dfrac{(b+d)(c+d)}{a+d}}$$ Tương tự, ta cũng có: $$\sqrt{\dfrac{ca}{b}}\tan B\ge \dfrac{d^2}{\sqrt{abc}}\left[ B-\arctan\sqrt{\dfrac{b(a+d)(c+d)}{ac(b+d)}}\right] +\sqrt{\dfrac{(a+d)(c+d)}{b+d}}\\\sqrt{\dfrac{ab}{c}}\tan C\ge \dfrac{d^2}{\sqrt{abc}}\left[ C-\arctan\sqrt{\dfrac{c(a+d)(b+d)}{ab(c+d)}}\right] +\sqrt{\dfrac{(a+d)(b+d)}{c+d}}$$ Chú ý rằng: $$\sqrt{\dfrac{a(b+d)(c+d)}{bc(a+d)}}+\sqrt{\dfrac{b(c+d)(a+d)}{ca(b+d)}}+\sqrt{\dfrac{c(a+d)(b+d)}{ab(c+d)}}=\sqrt{\dfrac{(a+d)(b+d)(c+d)}{abc}}$$ nên: $$A+B+C-\arctan\sqrt{\dfrac{a(b+d)(c+d)}{bc(a+d)}}-\arctan\sqrt{\dfrac{b(c+d)(a+d)}{ca(b+d)}}+\arctan\sqrt{\dfrac{c(a+d)(b+d)}{ab(c+d)}}=0$$ Do đó: $$P\ge \sqrt{\dfrac{(a+d)(b+d)}{c+d}}+\sqrt{\dfrac{(b+d)(c+d)}{a+d}}+\sqrt{\dfrac{(c+d)(a+d)}{b+d}}$$ Vậy: $$\min P=\sqrt{\dfrac{(b+d)(c+d)}{a+d}}+\sqrt{\dfrac{(c+d)(a+d)}{b+d}}+\sqrt{\dfrac{(a+d)(b+d)}{c+d}}$$

 

Kết thúc bài viết, tôi xin đề nghị một số bài tập tự luyện: 

 1. Cho $a, b, c, d\in [0; 1]$. CMR: $$(1-a)(1-b)(1-c)(1-d)+a+b+c+d\ge 1$$

 2. (THTT 2002) Cho $a, b, c$ là các số thực có tổng bình phương bằng $2$. Tìm GTLN của $$P=3(a+b+c)-22abc$$

 3. Cho $a, b, c, d\ge 0$ thỏa $a+b+c+d=4$. CMR: $$16+2abcd\ge 3(ab+ac+ad+bc+bd+cd)$$

 4. (Viet Nam TST 2001, Trần Nam Dũng) Cho $a, b, c$ là các số dương thỏa $21ab+2bc+8ca\le 12$. Tìm GTNN của: $$P=\dfrac{1}{a}+\dfrac{2}{b}+\dfrac{3}{c}$$

 5. (IMO 1984) Cho $x,y,z\ge 0$ thỏa $x+y+z=1$. CMR: $$0\ge xy+yz+zx-2xyz\le \dfrac{7}{27}$$

 6. Cho $x,y,z>0$ thỏa $x+y+z=1$. Tìm GTLN của $$F=\dfrac{x}{x^2+1}+\dfrac{y}{y^2+1}+\dfrac{z}{z^2+1}$$

 7. (VMEO 2004) Cho tam giác nhọn $ABC$. Tìm GTNN của: $$P=\tan A+2\tan B+5\tan C$$

 8. Cho $x, y, z, t\ge 0$ thỏa $x+y+z+t=4$. CMR: $$(1+3x)(1+3y)(1+3z)(1+3t)\le 125 +131xyzt$$

 

Tài liệu tham khảo:

 $[1]$. Bất đẳng thức- Võ Quốc Bá Cẩn.

 $[2]$. Kỹ thuật đánh giá trên biên - Phạm Quốc Thắng.

 $[3]$. Nguyên lý biên - Cao Đình Huy.

 $[4]$. www.diendantoanhoc.net




#565127 Đề THI TUYỂN SINH VÀO LỚP 10 THPT CHUYÊN HÀ TĨNH Năm học: 2015-2016

Gửi bởi Trung Gauss trong 12-06-2015 - 11:12

KÌ THI TUYỂN SINH VÀO LỚP 10 THPT CHUYÊN HÀ TĨNH

Năm học: 2015-2016

Môn: Toán (Chuyên)

Thời gian: 150 phút

 

Câu 1: Cho các số thực $a,b, c, x,y$ thỏa mãn $\begin{cases}a+b+c=0\\\dfrac{x}{a}+\dfrac{y}{b}=\dfrac{x+y}{c}\end{cases}$. Chứng minh rằng: $xa^2+yb^2=(x+y)c^2$

 

Câu 2:

a.Giải hệ phương trình: $$\begin{cases}x-2y=\sqrt{3y}-\sqrt{x+y}\\4x^2y^2-10x^2y+8x^2-10x+4=0\end{cases}$$

b.Cho $a,b$ là các số thực dương thỏa mãn:$\sqrt{a}+\sqrt{b}=1$.Tìm $\textit{Min}$ và $\textit{Max}$ của $P=\sqrt{a+8}+\sqrt{b+8}$

Câu 3:

    a. Tìm các số nguyên dương $x,y,z$ phân biệt thỏa $\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z}=1$

    b. Cho các số nguyên dương $a,, c$ nguyên tố cùng nhau. Xét đa thức $P(x)=x^2-(a+b)x+ab$, biết $P( c )=c^2$. CMR: $c.P(a+b)$ là số chính phương.

 

Câu 4: Cho tam giác nhọn $ABC$ có $AB>AC$. Các đường cao $AD, BE, CF$ cắt nhau tại $H$. $BC, EF$ gặp nhau tại $K$. Gọi $M$ là trung điểm cạnh $BC$ và $(O), (O')$ là đường tròn ngoại tiếp tam giác $AEF, BKE$.

   a. CMR: $ME$ là tiếp tuyến của $(O)$ và $(O')$.

   b. CMR: $H$ là trực tâm tam giác $AMK$.

 

Câu 5: Cho bảng hình vuông kích thước $5\times 5$. Tô màu $k$ ô vuông con của bảng sao cho trong bất kì bảng con $2\times 2$ nào cũng chỉ không quá $2$ ô vuông con được tô màu. Chứng minh giá trị lớn nhất của $k$ là $15$

 

Dinh Xuan Hung:Đề này thiếu câu 2b (Đã được bổ sung)




#564610 KÌ THI TUYỂN SINH VÀO LỚP 10 THPT CHUYÊN LONG AN Năm học: 2015-2016

Gửi bởi Trung Gauss trong 09-06-2015 - 15:42

KÌ THI TUYỂN SINH VÀO LỚP 10 THPT CHUYÊN LONG AN

Năm học: 2015-2016

Thới gian: 150 phút (Toán chuyên)

 

Câu 1(1,5 điểm): 

Rút gọn biểu thức: $$T=\left(\dfrac{x-1}{\sqrt{x-1}}+\dfrac{\sqrt{x^3}-1}{1-x}\right):\left(\dfrac{(\sqrt{x}-1)^2+\sqrt{x}}{\sqrt{x}+1}\right)$$ Sau khi rút gọn hãy so sánh T với 1.

 

Câu 2(2,0 điểm)

Cho pt $x^2-mx+1=0$. Xá định $m$ để pt có hai nghiệm $x_1, x_2$ thỏa $x_1^4+x_2^4=2$

 

Câu 3(,0 điểm)

Giải hệ pt: $$\begin{cases}x\sqrt{y}+y\sqrt{x}=12\\x\sqrt{x}+y\sqrt{y}=28\end{cases}$$

 

Câu 4(2,5 điểm)

Cho đường tròn $(O)$ và điểm $A$ bên ngoài đường tròn. Từ $A$ kẻ hai tiếp tuyến $AB,AC$ tới $(O)$ và đướng thẳng đi qua $O$ cắt $(O)$ tại $D,E$ ($B,C$ là các tiếp điểm). $H$ là trung điểm $BC$

a, CM: $HA$ là phân giác góc $\widehat{BHC}$

b, $BC,DE$ gặp nhau tại $I$. CM: $AB^2=AI.AH$

 

Câu 5(1,0 điểm)

 Trên bảng cho các số $1,2,...,15,16$. Xóa hai số $a,b$ trong số vừa nêu trên và viết thêm số $|a-b|$. Cứ tiếp tục như thế, sau mỗi bước giảm một số. Hỏi số còn lại có thể là số $9$ không? Tại sao?

 

Câu 6(1,0 điểm)

Cho $x,y\in\mathbb{R}$ thỏa $2(x^2+y^2)=xy+1$. Tìm GTLN và GTNN của $U=xy$

 

Câu 7(1,0 điểm)

Cho tam giác $ABC$ với các đường cao $h_a, h_b, h_c$ với các đỉnh $A, B, C$ và bán kính đường tròn nội tiếp là $r$. Tính $H=\dfrac{1}{h_a}+\dfrac{1}{h_b}+\dfrac{1}{h_c}$ theo $r$

 

Nguồn: Hades Phạm




#564041 ĐỀ KIỂM TRA ĐỘI TUYỂN HSG TRƯỜNG CHUYÊN LONG AN

Gửi bởi Trung Gauss trong 06-06-2015 - 21:33

 

 

Câu 4 (2 điểm):

  Cho $p$ là một số nguyên tố lẻ và $a, b$ là hai số tự nhiên lẻ sao cho $a+b$ chia hết cho $p$ và $a-b$ chia hết cho $p-1$. CMR $a^b+b^a$ chia hết cho $2p$

 

 

Lời giải:

 Không giảm tính tổng quát, giả sử: $a\ge b$. Gọi $r$ là số dư trong phép chia $a$ cho $p$, khi đó: $a\equiv r\pmod{p}$ Vì $p\;|\; a+b$ nên suy ra $b\equiv -r\pmod{p}$. Do đó: $$\begin{aligned} & a^b+b^a\equiv r^b-r^a\pmod{p}\\\Leftrightarrow & a^b+b^a\equiv r^b(1-r^{a-b})\pmod{p}\end{aligned}$$ Mặt khác, do $p-1\;|\; a-b$ nên tồn tại $k\in\mathbb{N}$ sao cho $a-b=k(p-1)$.

 Theo định lý Fermat, ta có: $$\begin{aligned}& r^{p-1}\equiv 1\pmod{p}\\\Rightarrow & r^{k(p-1)}\equiv 1\pmod{p}\\\Rightarrow &r^{a-b}\equiv 1\pmod{p}\end{aligned}$$ Do đó: $$a^b+b^a\equiv 0\pmod{p}$$

Mặt khác vì $a,b$ là các số tự nhiên lẻ nên $a^b+b^a\equiv 0\pmod{2}$. Từ đó suy ra đpcm.




#563883 $a^2+b^2+c^2\geq 4\sqrt{3}S+(a-b)^2+(b-c)^2+(c-a)^2...

Gửi bởi Trung Gauss trong 06-06-2015 - 09:18

Cho a,b,c là 3 cạnh của một tam giác, chứng minh rằng: $a^2+b^2+c^2\geq 4\sqrt{3}S+(a-b)^2+(b-c)^2+(c-a)^2$

 

Đây là BDT Hadwinger-Finsler, làm mạnh bài bất của bài bất trong kì thi IMO 1961

 

Cách khác:

BDT cần chứng minh tương đương: $$2(ab+bc+ca)-(a^2+b^2+c^2)\ge 4\sqrt{3} S$$

Ta có: $S=\dfrac{1}{2}ab\sin C$ nên dễ dàng chỉ ra được: $$ab+bc+ca=2S\left(\dfrac{1}{\sin C}+\dfrac{1}{\sin B}+\dfrac{1}{\sin C}\right)$$ Ngoài ra, ta còn có KQ quen thuộc sau: $$a^2+b^2+c^2=4S(\cot A+\cot B+\cot C)$$ Từ đó chuyển bài toán về CM: $$\dfrac{1-\cos A}{\sin A}+\dfrac{1-\cos B}{\sin B}+\dfrac{1-\cos C}{\sin C}\ge\sqrt{3}\\\Leftrightarrow \tan \dfrac{A}{2}+\tan\dfrac{B}{2}+\tan\dfrac{C}{2}\ge\sqrt{3}$$ BDT này đúng vì: $$\left( \tan \dfrac{A}{2}+\tan\dfrac{B}{2}+\tan\dfrac{C}{2}\right)^2\ge 3\left(\tan\dfrac{A}{2}\tan\dfrac{B}{2}+\tan\dfrac{B}{2}\tan\dfrac{C}{2}+\tan\dfrac{C}{2}\tan\dfrac{A}{2}\right)=3$$Bài toán được CM.




#563745 Kỹ thuật đánh giá trên biên

Gửi bởi Trung Gauss trong 05-06-2015 - 17:56

Bài toán sau vẫn có thể giải bằng nguyên lý biên:

Cho $a, b, c$ là các số thực dương thỏa $5(a^2+b^2+c^2)=6(ab+bc+ca)$. Tìm GTLN của: $$ P=(a+b+c)\left(\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{c}\right)$$




#563142 Tính $lim \sqrt{n} x_n$

Gửi bởi Trung Gauss trong 02-06-2015 - 22:59

http://math.stackexc...ere-x-n1-sinx-n