Xét các số thực dương \(x;y\) thỏa mãn \({\log _3}\dfrac{{1 - y}}{{x + 3xy}} = 3xy + x + 3y - 4.\) Tìm giá

Câu hỏi số 325957:

Vận dụng cao

Xét các số thực dương \(x;y\) thỏa mãn \({\log _3}\dfrac{{1 - y}}{{x + 3xy}} = 3xy + x + 3y - 4.\) Tìm giá trị nhỏ nhất \({P_{\min }}\) của biểu thức \(P = x + y.\)

A. \({P_{\min }} = \frac{{4\sqrt 3 - 4}}{3}\)

B. \({P_{\min }} = \frac{{4\sqrt 3 + 4}}{3}\)

C. \({P_{\min }} = \frac{{4\sqrt 3 + 4}}{9}\)

D. \({P_{\min }} = \frac{{4\sqrt 3 - 4}}{9}\)

Đáp án đúng là: A

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:325957

Phương pháp giải

+ Biến đổi giả thiết để sử dụng nếu hàm \(f\left( t \right)\) đồng biến thì \(f\left( x \right) = f\left( y \right) \Leftrightarrow x = y.\)

+ Biến đổi đưa \(P\) về hàm số chứa 1 biến \(x\) hoặc \(y\) rồi tìm giá trị nhỏ nhất của hàm số thu được.

Giải chi tiết

ĐK: \(\dfrac{{1 - y}}{{x + 3xy}} > 0 \Rightarrow y < 1\)\(\left( {x;y > 0} \right)\)

Ta có

\(\begin{array}{l}\,\,\,\,\,\,\,{\log _3}\dfrac{{1 - y}}{{x + 3xy}} = 3xy + x + 3y - 4\\ \Leftrightarrow {\log _3}\left( {1 - y} \right) - {\log _3}\left( {x + 3xy} \right) = x + 3xy + 3\left( {y - 1} \right) - 1\\ \Leftrightarrow {\log _3}\left( {1 - y} \right) + 3\left( {1 - y} \right) = {\log _3}\left( {x + 3xy} \right) + \left( {x + 3xy} \right) - 1\\ \Leftrightarrow {\log _3}\left( {1 - y} \right) + 3\left( {1 - y} \right) = {\log _3}\dfrac{{\left( {x + 3xy} \right)}}{3} + \left( {x + 3xy} \right)\,\,\,\left( * \right)\end{array}\)

Xét hàm số \(f\left( t \right) = {\log _3}t + 3t\,\,\left( {t > 0} \right)\) có \(f'\left( t \right) = \dfrac{1}{{t\ln 3}} + 3 > 0;\,\forall t > 0\) nên hàm số đồng biến trên \(\left( {0; + \infty } \right)\)

Kết hợp (*) suy ra \(f\left( {1 - y} \right) = f\left( {\dfrac{{x + 3xy}}{3}} \right) \Leftrightarrow \dfrac{{x + 3xy}}{3} = 1 - y\)

\( \Leftrightarrow x + 3xy = 3 - 3y \Leftrightarrow x + 3xy + 3y - 3 = 0\,\,\,\left( {**} \right)\)

Xét \(P = x + y \Rightarrow x = P - y\) thay vào (**) ta được

\(P - y + 3\left( {P - y} \right)y + 3y - 3 = 0 \Leftrightarrow P\left( {3y + 1} \right) = 3{y^2} - 2y + 3\)

\( \Leftrightarrow P = \dfrac{{3{y^2} - 2y + 3}}{{3y + 1}}\) (vì \(0 < y < 1 \Rightarrow 3y + 1 > 0\))

Ta tìm giá trị nhỏ nhất của \(g\left( y \right) = \dfrac{{3{y^2} - 2y + 3}}{{3y + 1}}\) trên \(\left( {0;1} \right)\)

Ta có \(g'\left( y \right) = \dfrac{{\left( {6y - 2} \right)\left( {3y + 1} \right) - 3\left( {3{y^2} - 2y + 3} \right)}}{{{{\left( {3y + 1} \right)}^2}}} = \dfrac{{9{y^2} + 6y - 11}}{{{{\left( {3y + 1} \right)}^2}}}\)

Giải phương trình \(g'\left( y \right) = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}y = \dfrac{{ - 1 + 2\sqrt 3 }}{3} \in \left( {0;1} \right)\\y = \dfrac{{ - 1 - 2\sqrt 3 }}{3} \notin \left( {0;1} \right)\end{array} \right.\)

Lại có \(g'\left( y \right) < 0\,\,\,\,\forall y \in \left( {0;\dfrac{{ - 1 + 2\sqrt 3 }}{3}} \right)\) và \(g'\left( y \right) > 0\,\,\,\,\forall y \in \left( {\dfrac{{ - 1 + 2\sqrt 3 }}{3};1} \right)\)

Hay \(g'\left( y \right)\) đổi dấu từ âm sang dương tại \(y = \dfrac{{ - 1 + 2\sqrt 3 }}{3}\) nên

\(\mathop {\min }\limits_{\left( {0;1} \right)} g\left( y \right) = g\left( {\dfrac{{ - 1 + 2\sqrt 3 }}{3}} \right) = \dfrac{{4\sqrt 3 - 4}}{3} \Rightarrow {P_{\min }} = \dfrac{{4\sqrt 3 - 4}}{3}\)

Đáp án cần chọn là: A

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.