Câu 37212 - Tự Học 365
Câu hỏi Vận dụng cao

Cho \(a > 0,\;b > 0\) thỏa mãn \({\log _{2a + 2b + 1}}\left( {4{a^2} + {b^2} + 1} \right) + {\log _{4ab + 1}}\left( {2a + 2b + 1} \right) = 2.\) Giá trị của \(a + 2b\) bằng:


Đáp án đúng: a
Luyện tập khác

Phương pháp giải

Đánh giá vế trái của đẳng thức bài cho về dạng thích hợp rồi sử dụng bất đẳng thức Cauchy cho hai số thực dương để tìm \(a,b\) 

Xem lời giải

Lời giải của Tự Học 365

Ta có: \({\log _{2a + 2b + 1}}\left( {4{a^2} + {b^2} + 1} \right) + {\log _{4ab + 1}}\left( {2a + 2b + 1} \right) = 2\)

\( \Leftrightarrow {\log _{2a + 2b + 1}}\left( {4{a^2} + {b^2} + 1} \right) + \dfrac{1}{{{{\log }_{2a + 2b + 1}}\left( {4ab + 1} \right)}} = 2.\)

Có: \({\left( {2a} \right)^2} + {b^2} \ge 2.2a.b \Leftrightarrow 4{a^2} + {b^2} \ge 4ab.\)

\( \Rightarrow 4{a^2} + {b^2} + 1 \ge 4ab + 1.\)

Dấu “=” xảy ra \( \Leftrightarrow 2a = b.\)

Theo giả thiết ta có: \(\left\{ \begin{array}{l}a > 0\\b > 0\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}2a + 2b + 1 > 1\\4ab + 1 > 1\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{ccccc}\log {_{2a + 2b + 1}}\left( {4{a^2} + {b^2} + 1} \right) \ge {\log _{2a + 2b + 1}}\left( {4ab + 1} \right)\\{\log _{4ab + 1}}\left( {2a + 2b + 1} \right) = \dfrac{1}{{{{\log }_{2a + 2b + 1}}\left( {4ab + 1} \right)}}\end{array} \right.\)

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta có:

\({\log _{2a + 2b + 1}}\left( {4{a^2} + {b^2} + 1} \right) + \dfrac{1}{{{{\log }_{2a + 2b + 1}}\left( {4ab + 1} \right)}}\)\( \ge {\log _{2a + 2b + 1}}\left( {4ab + 1} \right) + \dfrac{1}{{{{\log }_{2a + 2b + 1}}\left( {4ab + 1} \right)}}\)  \( \ge 2.\sqrt {{{\log }_{2a + 2b + 1}}\left( {4ab + 1} \right).\dfrac{1}{{{{\log }_{2a + 2b + 1}}\left( {4ab + 1} \right)}}}  = 2.\)

Dấu “=” xảy ra \( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}2a = b\\{\log _{2a + 2b + 1}}\left( {4ab + 1} \right) = \dfrac{1}{{{{\log }_{2a + 2b + 1}}\left( {4ab + 1} \right)}}\end{array} \right.\)

\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}2a = b\\\log _{3b + 1}^2\left( {2{b^2} + 1} \right) = 1\end{array} \right.\) \( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}2a = b\\{\log _{3b + 1}}\left( {2{b^2} + 1} \right) = 1\end{array} \right.\)  (vì \({\log _{3b + 1}}\left( {2{b^2} + 1} \right) > 0\))

\( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}b = 2a\\2{b^2} + 1 = 3b + 1\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}b = 2a\\2{b^2} - 3b = 0\end{array} \right.\) \( \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}b = 2a\\\left[ \begin{array}{l}b = 0\;\;\left( {ktm} \right)\\b = \dfrac{3}{2}\;\;\left( {tm} \right)\end{array} \right.\end{array} \right. \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}a = \dfrac{3}{4}\;\;\left( {tm} \right)\\b = \dfrac{3}{2}\end{array} \right.\)  

Vậy \(a + 2b = \dfrac{3}{4} + 3 = \dfrac{{15}}{4}.\)

Đáp án cần chọn là: a

Toán Lớp 12