Cho 3 số thực \(x, y, z\) thỏa mãn \(2x + 2y + z = 4.\)
Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: \(A = 2xy + yz + zx.\;\;\)
Trả lời bởi giáo viên
Ta có: \(2x + 2y + z = 4 \Leftrightarrow z = 4 - 2x - 2y.\)
\( \Rightarrow A = 2xy + yz + zx\)\( = 2xy + y\left( {4-2x-2y} \right) + x\left( {4-2x-2y} \right)\)\( = {\rm{ }}2xy + 4y-2xy-2{y^2} + 4x-2{x^2}-2xy\)\(= -2{x^2}-2xy + 4x-2{y^2} + 4y\)\( = - \left[ {\left( {{x^2} + 2xy + {y^2}} \right) - \dfrac{8}{3}\left( {x + y} \right) + \dfrac{{16}}{9}} \right] - \left( {{x^2} - \dfrac{4}{3}x + \dfrac{4}{9}} \right) - \left( {{y^2} - \dfrac{4}{3}y + \dfrac{4}{9}} \right) + \dfrac{8}{3}\)\(= - {\left( {x + y - \dfrac{4}{3}} \right)^2} - {\left( {x - \dfrac{2}{3}} \right)^2} - {\left( {y - \dfrac{2}{3}} \right)^2}+ \dfrac{8}{3}\)
Mà: \({\left( {x + y - \dfrac{4}{3}} \right)^2} \ge 0;\;{\left( {x - \dfrac{2}{3}} \right)^2} \ge 0;\;{\left( {y - \dfrac{2}{3}} \right)^2} \ge 0\) với mọi \(x,\;y\)
\( \Rightarrow A = - {\left( {x + y - \dfrac{4}{3}} \right)^2} - {\left( {x - \dfrac{2}{3}} \right)^2} - {\left( {y - \dfrac{2}{3}} \right)^2} + \dfrac{8}{3} \le \dfrac{8}{3}\) với mọi \( x,\;y\).
Dấu “=” xảy ra \( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x + y - \dfrac{4}{3} = 0\\x - \dfrac{2}{3} = 0\\y - \dfrac{2}{3} = 0\end{array} \right. \Leftrightarrow x = y = \dfrac{2}{3}.\)
Vậy Amax = \(\dfrac{8}{3}\) khi \(\left\{ \begin{array}{l}x = y = \dfrac{2}{3}\\z = \dfrac{4}{3}\end{array} \right.\).
Hướng dẫn giải:
Biến đổi biểu thức A về dạng \(A{\rm{ }} = {\rm{ }}{X^2} + {\rm{ }}{Y^2} + {\rm{ }}{Z^2} + {\rm{ }}Q\) (X, Y, Z là các biểu thức chứa ẩn, Q là hằng số). Khi đó, ta luôn có \({X^2},{\rm{ }}{Y^2},{\rm{ }}{Z^2}\; \Rightarrow {A_{max}} = {\rm{ }}Q.\)