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:
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 \(a,b\)
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