Câu 19:
Để tìm giá trị lớn nhất của biểu thức \( P = a^2 + 2b^2 + 3c^2 \) với điều kiện \( -2 \leq a, b, c \leq 5 \) và \( a + 2b + 3c \leq 2 \), chúng ta sẽ sử dụng phương pháp khảo sát các giá trị cực biên và kiểm tra các giới hạn đã cho.
Bước 1: Xét các giá trị cực biên của \( a, b, c \):
- \( a = -2 \)
- \( a = 5 \)
- \( b = -2 \)
- \( b = 5 \)
- \( c = -2 \)
- \( c = 5 \)
Bước 2: Kiểm tra các giá trị này trong điều kiện \( a + 2b + 3c \leq 2 \):
- Nếu \( a = 5 \), \( b = 5 \), \( c = 5 \):
\[
a + 2b + 3c = 5 + 2(5) + 3(5) = 5 + 10 + 15 = 30 \quad (\text{không thoả mãn})
\]
- Nếu \( a = 5 \), \( b = 5 \), \( c = -2 \):
\[
a + 2b + 3c = 5 + 2(5) + 3(-2) = 5 + 10 - 6 = 9 \quad (\text{không thoả mãn})
\]
- Nếu \( a = 5 \), \( b = -2 \), \( c = 5 \):
\[
a + 2b + 3c = 5 + 2(-2) + 3(5) = 5 - 4 + 15 = 16 \quad (\text{không thoả mãn})
\]
- Nếu \( a = 5 \), \( b = -2 \), \( c = -2 \):
\[
a + 2b + 3c = 5 + 2(-2) + 3(-2) = 5 - 4 - 6 = -5 \quad (\text{thoả mãn})
\]
\[
P = 5^2 + 2(-2)^2 + 3(-2)^2 = 25 + 2(4) + 3(4) = 25 + 8 + 12 = 45
\]
- Nếu \( a = -2 \), \( b = 5 \), \( c = 5 \):
\[
a + 2b + 3c = -2 + 2(5) + 3(5) = -2 + 10 + 15 = 23 \quad (\text{không thoả mãn})
\]
- Nếu \( a = -2 \), \( b = 5 \), \( c = -2 \):
\[
a + 2b + 3c = -2 + 2(5) + 3(-2) = -2 + 10 - 6 = 2 \quad (\text{thoả mãn})
\]
\[
P = (-2)^2 + 2(5)^2 + 3(-2)^2 = 4 + 2(25) + 3(4) = 4 + 50 + 12 = 66
\]
- Nếu \( a = -2 \), \( b = -2 \), \( c = 5 \):
\[
a + 2b + 3c = -2 + 2(-2) + 3(5) = -2 - 4 + 15 = 9 \quad (\text{không thoả mãn})
\]
- Nếu \( a = -2 \), \( b = -2 \), \( c = -2 \):
\[
a + 2b + 3c = -2 + 2(-2) + 3(-2) = -2 - 4 - 6 = -12 \quad (\text{thoả mãn})
\]
\[
P = (-2)^2 + 2(-2)^2 + 3(-2)^2 = 4 + 2(4) + 3(4) = 4 + 8 + 12 = 24
\]
Từ các trường hợp trên, giá trị lớn nhất của \( P \) là 66, đạt được khi \( a = -2 \), \( b = 5 \), \( c = -2 \).
Do đó, giá trị biểu thức \( 10k \) là:
\[
10 \times 66 = 660
\]
Đáp số: 660
Câu 20:
Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức \( h \) để xác định chiều cao của mái nhà.
2. Tính diện tích toàn phần của một hình nón.
3. Tính tổng diện tích của 3 hình nón.
4. Tính số tiền sơn mặt trên của mái nhà.
Bước 1: Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức \( h \)
Biểu thức \( h \) là:
\[ h = \frac{1}{a^2 + 4b^2} + \frac{1}{b^2 + 4a^2} + \frac{4}{10ab} \]
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz:
\[ \left( \frac{1}{a^2 + 4b^2} + \frac{1}{b^2 + 4a^2} \right) \left( (a^2 + 4b^2) + (b^2 + 4a^2) \right) \geq (1 + 1)^2 = 4 \]
Do đó:
\[ \frac{1}{a^2 + 4b^2} + \frac{1}{b^2 + 4a^2} \geq \frac{4}{5(a^2 + b^2)} \]
Ta cũng có:
\[ \frac{4}{10ab} = \frac{2}{5ab} \]
Tổng lại:
\[ h \geq \frac{4}{5(a^2 + b^2)} + \frac{2}{5ab} \]
Vì \( a + b = 1 \), ta có:
\[ a^2 + b^2 = (a + b)^2 - 2ab = 1 - 2ab \]
Do đó:
\[ h \geq \frac{4}{5(1 - 2ab)} + \frac{2}{5ab} \]
Để \( h \) đạt giá trị nhỏ nhất, ta cần \( ab \) lớn nhất. Vì \( a + b = 1 \), giá trị lớn nhất của \( ab \) là khi \( a = b = \frac{1}{2} \):
\[ ab = \left( \frac{1}{2} \right) \left( \frac{1}{2} \right) = \frac{1}{4} \]
Thay vào:
\[ h \geq \frac{4}{5 \left( 1 - 2 \cdot \frac{1}{4} \right)} + \frac{2}{5 \cdot \frac{1}{4}} = \frac{4}{5 \cdot \frac{1}{2}} + \frac{2}{5 \cdot \frac{1}{4}} = \frac{4}{\frac{5}{2}} + \frac{2}{\frac{5}{4}} = \frac{8}{5} + \frac{8}{5} = \frac{16}{5} = 3.2 \]
Vậy giá trị nhỏ nhất của \( h \) là 3.2 m.
Bước 2: Tính diện tích toàn phần của một hình nón
Chiều cao \( h = 3.2 \) m, bán kính đáy \( r = 2 \) m.
Ta tính slant height (chiều cao斜高) \( l \) của hình nón:
\[ l = \sqrt{r^2 + h^2} = \sqrt{2^2 + 3.2^2} = \sqrt{4 + 10.24} = \sqrt{14.24} \approx 3.77 \text{ m} \]
Diện tích toàn phần của một hình nón:
\[ S_{\text{nón}} = \pi r l = \pi \times 2 \times 3.77 \approx 23.69 \text{ m}^2 \]
Bước 3: Tính tổng diện tích của 3 hình nón
\[ S_{\text{tổng}} = 3 \times 23.69 \approx 71.07 \text{ m}^2 \]
Bước 4: Tính số tiền sơn mặt trên của mái nhà
Giá sơn \( 1 \text{ m}^2 \) là 200,000 vnđ.
Số tiền sơn:
\[ \text{Số tiền} = 71.07 \times 200,000 \approx 14,214,000 \text{ vnđ} \]
Chuyển đổi thành triệu đồng:
\[ \text{Số tiền} \approx 14.2 \text{ triệu đồng} \]
Đáp số: 14.2 triệu đồng.