Bài 157: Cho x,y,z thỏa mãn $0\leq z\leq y\leq x\leq 1$. Tìm max của:
$P=(x^2-y^2)(y-z)+z^2(1-z)$
Ta thấy theo bất đẳng thức AM-GM thì
$P=\frac{1}{3\sqrt{3}-5}(2-\sqrt{3})(x+y)(\sqrt{3}-1)(y-z)(x-y)+z^{2}(1-z)\leq \frac{1}{3\sqrt{3}-5}(\frac{(3-\sqrt{3})x-(\sqrt{3}-1)z}{3})^{3}+z^{2}(1-z)\leq \frac{1}{3\sqrt{3}-5}(\frac{(3-\sqrt{3})-(\sqrt{3}-1)z}{3})^{3}+z^{2}(1-z)$
Đến đây ta khảo sát theo biến z và thấy hàm đã cho nghịch biến trên đoạn [0;1] nên f(z) nhỏ nhất khi z=0 , thay vào ta tìm được max của biểu thức . )
Nhìn lời giải của bác mà em hoa cả mắt, với lại cái hàm đó xét hơi khó.
Em có lời giải này có vẻ đẹp hơn
Ta có:
$P=f\left ( z \right )=\left ( x^{2}-y^{2} \right )\left ( y-z \right )+z^{2}\left ( 1-z \right )\\=-z^{3}+z^{2}-z\left ( x^{2}-y^{2} \right )+y\left ( x^{2}-y^{2} \right )$
$\Rightarrow f'\left ( z \right )=-3z^{2}+2z-x^{2}+y^{2}\\=z\left ( 2z-3 \right )+y^{2}-x^{2}\leq 0$
Vậy $f\left ( z \right )$ là hàm nghịch biến.
$\Rightarrow f\left ( z \right )\leq f\left ( 0 \right )=y\left ( x^{2}-y^{2} \right )\leq y\left ( 1-y^{2} \right )$
Xét hàm số $g\left ( y \right )=y-y^{3}$ trên $\left [ 0;1 \right ]$, ta có:
$g'\left ( y \right )=1-3y^{2}=0\Leftrightarrow y=\frac{1}{\sqrt{3}}$
$\Rightarrow g\left ( y \right )\leq \max \left \{g\left ( \frac{1}{\sqrt{3}} \right );g\left ( 0 \right );g\left ( 1 \right ) \right \} =\frac{2\sqrt{3}}{9}$
Vậy $\max P=\frac{2\sqrt{3}}{9}\Leftrightarrow \left\{\begin{matrix} x=1 & & \\ y=\frac{1}{\sqrt{3}} & & \\ z=0 & & \end{matrix}\right.$