Số học 3

Tìm số tự nhiên m,n sao cho $A= 3^{66m^{2}+9n^{3}-2008}+4$ là số nguyên tố

                                   Lời giải 

Dễ thấy $A=3^{3k+2}+4=9.27^k+4$ với $k=22m^2+3n^3-670$

* Nếu $k\ge1$ thì $A\equiv9+4\equiv0(\pmod{13})$ nên $A\ vdots\ 13$

* Nếu $k=0$ thì $A=13$ là SNT

Do đó $A$ là SNT $\Leftrightarrow 22m^2+3n^3-670=0$.

Giờ ta giải pt nghiệm nguyên dương : $22m^2+3n^3=670$ (1)

(1) $\Rightarrow n=2n_1$, thay vào (1) ta được : $11m^2+12n_1^3=335$ (2)

(2) $\Rightarrow m=2m_1+1$, thay vào (2) ta được : $11m_1(m_1+1)+3n_1^3=81$ (3)

(3) $\Rightarrow n_1=2n_2+1$, thay vào (3) ta được : $\frac{11m_1(m_1+1)}{2}+12n_2^3+18n_2^2+9n_2=39$ (4)

Với $n_2=0$ hoặc $n_2\ge2$ thì (4) VN nguyên dương.

Với $n_2=1$ thì (4) $\Rightarrow m_1=0$. Suy ra $n=6\ ;\ m=1$.

Thử lại thoả. Vậy $m=1,\ n=6$ thì $A$ là SNT.

Bất đẳng thức 25

Bài Toán:Cho a,b,c không âm.Chứng minh rằng:$(\dfrac{a}{b+c})^3+(\dfrac{b}{c+a})^3+(\dfrac{c}{a+b})^3+\dfrac{5abc}{(a+b)(b+c)(a+c)}\geq \dfrac{a^2+b^2+c^2}{ab+bc+ca}$

Lời giải:

Ta có: $(\dfrac{a}{b+c})^{3}+\dfrac{1}{8}+\dfrac{1}{8}\geq 3\sqrt[3]{\dfrac{1}{64}.(\dfrac{a}{b+c})^{3}}=\dfrac{3}{4}.\dfrac{a}{b+c}$

CMTT ta có: $(\dfrac{b}{c+a})^{3}+\dfrac{1}{4}\geq \dfrac{3}{4}.\dfrac{b}{c+a}$

$(\dfrac{c}{a+b})^{3}+\dfrac{1}{4}\geq \dfrac{3}{4}.\dfrac{c}{a+b}$

$\Rightarrow \sum (\dfrac{a}{b+c})^{3}+\dfrac{3}{4}\geq \dfrac{3}{4}\sum \dfrac{a}{b+c}$

Nên: $\sum (\dfrac{a}{b+c})^{3}+\dfrac{5abc}{(a+b)(b+c)(c+a)}-\dfrac{a^{2}+b^{2}+c^{2}}{ab+bc+ca}$

$\geq \dfrac{3}{4}\sum \dfrac{a}{b+c}-\dfrac{3}{4}+\dfrac{5abc}{(a+b)(b+c)(c+a)}-\dfrac{a^{2}+b^{2}+c^{2}}{ab+bc+ca}$

$=\dfrac{3}{4}(\sum \dfrac{a}{b+c}-\dfrac{3}{2})+(1-\dfrac{a^{2}+b^{2}+c^{2}}{ab+bc+ca})+(\dfrac{5abc}{(a+b)(b+c)(c+a)}-\dfrac{5}{8})$

$=\dfrac{3}{4}\sum \dfrac{(a-b)^{2}}{2(b+c)(c+a)}+\dfrac{-\dfrac{1}{2}.\sum (a-b)^{2}}{ab+bc+ca}+\dfrac{5}{8}.\dfrac{8abc-(a+b)(b+c)(c+a)}{(a+b)(b+c)(c+a)}$

$=\dfrac{3}{4}\sum \dfrac{(a-b)^{2}}{2(b+c)(c+a)}+\dfrac{-\frac{1}{2}.\sum (a-b)^{2}}{ab+bc+ca}+\dfrac{5}{8}.\dfrac{-\sum a(a-b)^{2}}{(a+b)(b+c)(c+a)}$

$=\sum (a-b)^{2}(\dfrac{3}{8(b+c)(c+a)}-\dfrac{1}{2(ab+bc+ca)}-\dfrac{5}{8}\dfrac{a}{(a+b)(b+c)(c+a)})(*)$ 

Ta sẽ có: $S_{c}=\dfrac{3}{8(b+c)(c+a)}-\dfrac{1}{2(ab+bc+ca)}-\dfrac{5}{8}\dfrac{a}{(a+b)(b+c)(c+a)}$

$S_{a}=\dfrac{3}{8(c+a)(a+b}-\dfrac{1}{2(ab+bc+ca)}-\dfrac{5}{8}\dfrac{b}{(a+b)(b+c)(c+a)}$

$S_{b}=\dfrac{3}{8(a+b)(b+c)}-\dfrac{1}{2(ab+bc+ca)}-\dfrac{5}{8}\dfrac{c}{(a+b)(b+c)(c+a)}$

Không mất tính tổng quát giả sử $c\geq b\geq a$

Ta nhận thấy: $S_{c},S_{a}\geq 0$ nên theo tiêu chuẩn $S.O.S$ thì phải chứng minh: $a^{2}S_{a}+b^{2}S_{b}\geq 0$

Luôn đúng với $c\geq b\geq a$ nên $(*)$ đúng

Suy ra điều phải chứng minh

Bất đẳng thức 24

Bài Toán:Cho $a,b,c$ không âm.Chứng minh rằng: $\dfrac{a}{b+c}+\dfrac{b}{c+a}+\dfrac{c}{a+b}\geq 1+\dfrac{3(a^3+b^3+c^3)}{2(a+b+c)(a^2+b^2+c^2)}$

Lời giải:Ta có: $\dfrac{a}{b+c}+\dfrac{b}{c+a}+\dfrac{c}{a+b}-\dfrac{3}{2}$

$=\dfrac{1}{2}(\dfrac{a-b+a-c}{b+c}+\dfrac{b-c+b-a}{c+a}+\dfrac{c-a+c-b}{a+b})$

$=\dfrac{1}{2}\sum (a-b)(\dfrac{1}{b+c}-\dfrac{1}{c+a})$

$=\dfrac{1}{2}\sum (a-b)\dfrac{a-b)}{(b+c)(c+a)}$

$=\sum \dfrac{(a-b)^{2}}{2(b+c)(c+a)}$

Tiếp: $\dfrac{1}{2}-\dfrac{3(a^{3}+b^{3}+c^{3})}{2(a+b+c)(a^{2}+b^{2}+c^{2})}$

$=\dfrac{1}{2}(1-\dfrac{3(a^{3}+b^{3}+c^{3})}{(a+b+c)(a^{2}+b^{2}+c^{2})})$

$=\dfrac{1}{2}\dfrac{(a+b+c)(a^{2}+b^{2}+c^{2})-3(a^{3}+b^{3}+c^{3})}{(a+b+c)(a^{2}+b^{2}+c^{2})}$

$=\dfrac{1}{2}\dfrac{\sum (a+b)(a-b)^{2}}{(a+b+c)(a^{2}+b^{2}+c^{2})}$

Ta có BĐT viết lại thành:

$\sum \dfrac{a}{b+c}-1-\dfrac{3(a^{3}+b^{3}+c^{3})}{(a+b+c)(a^{2}+b^{2}+c^{2})}$

$=\dfrac{\sum (a-b)^{2}}{2(b+c)(c+a)}+\dfrac{1}{2}\dfrac{\sum (a+b)(a-b)^{2}}{(a+b+c)(a^{2}+b^{2}+c^{2})}$

$=\sum (a-b)^{2}(\dfrac{1}{2(b+c)(c+a)}+\dfrac{a+b}{(a+b+c)(a^{2}+b^{2}+c^{2})})\geq 0$

$ \Rightarrow \sum \dfrac{a}{b+c}\geq 1+\dfrac{3(a^{3}+b^{3}+c^{3})}{(a+b+c)(a^{2}+b^{2}+c^{2})}$ 

Bất đẳng thức số 23

Bài Toán:Cho $a,b,c\in \left[\frac{1}{2};1 \right ]$ . Tìm GTLN của
$$P=\frac{(a-b)(b-c)(c-a)}{abc}$$

Lời giải:Tồn tại giá trị $a,b,c$ để $P\geq 0$. Giả sử $a=max\left \{ a,b,c \right \}$

$\Rightarrow 1\geq a\geq c\geq b\geq \dfrac{1}{2}$

Ta có: 

$P=f(a)=a(\dfrac{1}{b}-\dfrac{1}{c})+\dfrac{c-b}{a}+\dfrac{b}{c}-\dfrac{c}{b}$

Tính đạo hàm, ta có: 

$f'(a)=\dfrac{c-b}{bc}-\dfrac{c-b}{a^{2}}=\dfrac{(c-b)(a^{2}-bc)}{a^{2}bc}\geq 0.$

$\Rightarrow P\leq f(1)=\dfrac{(1-b)(1-c)(c-b)}{bc}\leq \dfrac{(1-\dfrac{1}{2})(1-c)(c-\dfrac{1}{2})}{\dfrac{1}{2}c}=-(c+\dfrac{1}{2c})+\dfrac{3}{2}\leq \dfrac{3}{2}-\sqrt{2}$

Bất đẳng thức 22

Cho a,b,c là các số dương. Chứng minh rằng:
$3(a^2+b^2+c^2)+abc+11\geq 7(a+b+c)$.

Giải: Chúng ta có thể thấy rằng bài toán có 1 kết câu hết sức khó chịu.
Chỉ có khả năng giải được nó nếu có kĩ năng đặc biệt. Sử dụng delta.
Chúng ta có thể biến đổi về 1 biến a bậc 2 và coi 2 biến còn lại là tham số.
Bất tương đương việc chứng minh $3a^2+a(bc-7)+b^2+c^2-7(b+c)\geq 0$.
Việc quy về tính delta 2 lần để chứng minh bất này đúng là dễ dàng(các bạn hãy thử làm).
Bài tập:
1/ Cho a,b,c>0. Chứng minh rằng : $2(a^2+b^2+c^2)+abc+8\geq 5(a+b+c)$.
2/ Cho a,b,c >0: $a^2+b^2+c^2=9$.
Tìm max của $P=2(a+b+c)-abc$.

ĐỀ THI VMEO THPT Tháng 10 năm 2015

ĐÊ THI VMEO THCS Tháng 10 năm 2015