Xét các số thực không âm a,b thỏa mãn

* Hướng dẫn giải

Bước 1: Đặt\[t = 2a + b\;\left( {t \ge 0} \right)\] đưa bất phương trình về dạng\[f\left( t \right) \ge 0\]

Đặt\[t = 2a + b\;\left( {t \ge 0} \right)\] ta có giả thiết đã cho tương đương với\[f\left( t \right) = {\log _2}t - t + 1 \ge 0\]

Ta có\[f'\left( t \right) = \frac{1}{{t\ln 2}} - 1 > 0 \Leftrightarrow t < \frac{1}{{\ln 2}}\]  Hàm số đồng biến trên\[\left( {0;\frac{1}{{\ln 2}}} \right)\]

Bước 2: Chứng minh\[t \ge 1\]

Ta chứng minh\[t \ge 1\]

Thật vậy, giả sử t<1 thì \[f\left( t \right) < f\left( 1 \right) = 0\] (mâu thuẫn)

Vậy \[2a + b \ge 1\]

Áp dụng BĐT Cauchy – Schwarz ta có

\[\begin{array}{*{20}{l}}{{{\left( {2a + b} \right)}^2} \le \left( {{2^2} + {1^2}} \right)\left( {{a^2} + {b^2}} \right) = 5\left( {{a^2} + {b^2}} \right)}\\{ \Rightarrow {a^2} + {b^2} \ge \frac{{{{\left( {2a + b} \right)}^2}}}{5} \ge \frac{1}{5}}\end{array}\]

Dấu bằng xảy ra\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{2a + b = 1}\\{\frac{a}{2} = \frac{b}{1}}\end{array}} \right. \Leftrightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{a = \frac{2}{5}}\\{b = \frac{1}{5}}\end{array}} \right.\)