a. \(\log_23\) và \(\log_311\)

Ta có : \(\log_23< \log_24=4=\log_39< \log_311\Rightarrow\log_23< \log_211\)

b.\(\left(\frac{5}{7}\right)^{\frac{-\sqrt{5}}{2}}\) và 1

Ta có : \(\begin{cases}\frac{-\sqrt{5}}{2}< 0\\0< \frac{5}{7}< 1\end{cases}\)\(\Rightarrow\left(\frac{5}{7}\right)^{\frac{-\sqrt{5}}{2}}>\left(\frac{5}{7}\right)^0=1\)

a) Áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho các số dương, ta có :

\(\log_23+\log_32>2\sqrt{\log_23.\log_32}=2\sqrt{1}=2\)

Không xảy ra dấu "=" vì \(\log_23\ne\log_32\)

Mặt khác, ta lại có :

\(\log_23+\log_32<\frac{5}{2}\Leftrightarrow\log_23+\frac{1}{\log_23}-\frac{5}{2}<0\)

                             \(\Leftrightarrow2\log^2_23-5\log_23+2<0\)

                            \(\Leftrightarrow\left(\log_23-1\right)\left(\log_23-2\right)<0\) (*)

Hơn nữa, \(2\log_23>2\log_22>1\) nên \(2\log_23-1>0\)

Mà \(\log_23<\log_24=2\Rightarrow\log_23-2<0\)

Từ đó suy ra (*) luôn đúng. Vậy \(2<\log_23+\log_32<\frac{5}{2}\)

b) Vì \(a,b\ge1\) nên \(\ln a,\ln b,\ln\frac{a+b}{2}\) không âm. 

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta có

\(\ln a+\ln b\ge2\sqrt{\ln a.\ln b}\)

Suy ra 

\(2\left(\ln a+\ln b\right)\ge\ln a+\ln b+2\sqrt{\ln a\ln b}=\left(\sqrt{\ln a}+\sqrt{\ln b}\right)^2\)

Mặt khác :

\(\frac{a+b}{2}\ge\sqrt{ab}\Rightarrow\ln\frac{a+b}{2}\ge\frac{1}{2}\left(\ln a+\ln b\right)\)

Từ đó ta thu được :

\(\ln\frac{a+b}{2}\ge\frac{1}{4}\left(\sqrt{\ln a}+\sqrt{\ln b}\right)^2\)

hay \(\frac{\sqrt{\ln a}+\sqrt{\ln b}}{2}\le\sqrt{\ln\frac{a+b}{2}}\)

c) Ta chứng minh bài toán tổng quát :

\(\log_n\left(n+1\right)>\log_{n+1}\left(n+2\right)\) với mọi n >1

Thật vậy, 

\(\left(n+1\right)^2=n\left(n+2\right)+1>n\left(n+2\right)>1\) 

suy ra :

\(\log_{\left(n+1\right)^2}n\left(n+2\right)<1\Leftrightarrow\frac{1}{2}\log_{n+1}n\left(n+2\right)<1\)

                                  \(\Leftrightarrow\log_{n+1}n+\log_{\left(n+1\right)}n\left(n+2\right)<2\)

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta có :

\(2>\log_{\left(n+1\right)}n+\log_{\left(n+1\right)}n\left(n+2\right)>2\sqrt{\log_{\left(n+1\right)}n.\log_{\left(n+1\right)}n\left(n+2\right)}\)

Do đó ta có :

\(1>\log_{\left(n+1\right)}n.\log_{\left(n+1\right)}n\left(n+2\right)\) và \(\log_n\left(n+1>\right)\log_{\left(n+1\right)}\left(n+2\right)\) với mọi n>1

a. \(\sqrt[4]{\sqrt{3}-1}\) và \(\sqrt[3]{\sqrt{3}-1}\)

Ta có : \(\begin{cases}\sqrt[4]{\sqrt{3}-1}=\left(\sqrt{3}-1\right)^{\frac{1}{4}};\sqrt[3]{\sqrt{3}-1}=\left(\sqrt{3}-1\right)^{\frac{1}{3}}\\0< \sqrt{3}-1< 1;\frac{1}{4}< \frac{1}{3}\end{cases}\)

             \(\Rightarrow\sqrt[4]{\sqrt{3}-1}>\left(\sqrt{3}-1\right)^{\frac{1}{4}}\)

b. \(\log_32\) và \(\log_23\)

Ta có : \(\log_32< \log_33=1=\log_22< \log_23\Rightarrow\log_32< \log_23\)

a. Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta được 

\(\log_23+\log_32>2\sqrt{\log_23.\log_32}=2\) (1)

((1) không có dấu bằng vì \(\log_23\ne\log_32\))

Ta có :

                 \(\log_23+\log_32< \frac{5}{2}\Leftrightarrow\log_23+\frac{1}{\log_32}-\frac{5}{2}< 0\)

              \(\Leftrightarrow2\log^2_23-5\log_23+2< 0\)

              \(\Leftrightarrow\left(2\log_23-1\right)\left(\log_23-2\right)< 0\)  (*)

Mặt khác : \(\begin{cases}2\log_23-1>0\\\log_23-3< 0\end{cases}\)  \(\Rightarrow\) (*) đúng

                                               \(\Rightarrow\log_23+\log_32< \frac{5}{2}\) (2)

Từ (1) và (2) \(\Rightarrow2< \log_23+\log_32< \frac{5}{2}\) => Điều phải chứng minh

b. Ta có \(\log_{\frac{1}{2}}3+\log_3\frac{1}{2}=-\left(\log_23+\log_32\right)\)  (1)

Chứng minh như câu a ta được :

                \(\log_23+\log_32>2\Rightarrow-\left(\log_23+\log_32\right)< -2\)  (2)

Từ (1) và (2) \(\Rightarrow\log_{\frac{1}{2}}3+\log_3\frac{1}{2}< -2\) => Điều phải chứng minh

Chọn 2 làm cơ số, ta có :

\(A=\log_616=\frac{\log_216}{\log_26}=\frac{4}{1=\log_23}\)

Mặt khác :

\(x=\log_{12}27=\frac{\log_227}{\log_212}=\frac{3\log_23}{2+\log_23}\)

Do đó : \(\log_23=\frac{2x}{3-x}\) suy ra \(A=\frac{4\left(3-x\right)}{3+x}\)

b) Ta có :

\(B=\frac{lg30}{lg125}=\frac{lg10+lg3}{3lg\frac{10}{2}}=\frac{1+lg3}{3\left(1-lg2\right)}=\frac{1+a}{3\left(1-b\right)}\)

c) Ta có :

\(C=\log_65+\log_67=\frac{1}{\frac{1}{\log_25}+\frac{1}{\log_35}}+\frac{1}{\frac{1}{\log_27}+\frac{1}{\log_37}}\)

Ta tính \(\log_25,\log_35,\log_27,\log_37\) theo a, b, c .

Từ : \(a=\log_{27}5=\log_{3^3}5=\frac{1}{3}\log_35\)

Suy ra \(\log_35=3a\) do đó :

                                     \(\log_25=\log_23.\log35=3ac\)

Mặt khác : \(b=\log_87=\log_{2^3}7=\frac{1}{3}\log_27\) nên \(\log_27=3b\)

Do đó : \(\log_37=\frac{\log_27}{\log_23}=\frac{3b}{c}\)

Vậy : \(C=\frac{1}{\frac{1}{3ac}+\frac{1}{3a}}+\frac{1}{\frac{1}{3b}+\frac{c}{3b}}=\frac{3\left(ac+b\right)}{1+c}\)

d) Điều kiện : \(a>0;a\ne0;b>0\)

Từ giả thiết \(\log_ab=\sqrt{3}\) suy ra \(b=a^{\sqrt{3}}\). Do đó :

\(\frac{\sqrt{b}}{a}=a^{\frac{\sqrt{3}}{2}-1};\frac{\sqrt[3]{b}}{\sqrt{a}}=a^{\frac{\sqrt{3}}{3}-\frac{1}{2}}=a^{\frac{\sqrt{3}}{3}\left(\frac{\sqrt{3}}{2}-1\right)}\)

Từ đó ta tính được :

\(A=\log_{a^{\alpha}}a^{\frac{-\sqrt{3}}{3}\alpha}=\log_{a^{\alpha}}\left(a^{\alpha}\right)^{\frac{-\sqrt{3}}{3}}=\frac{-\sqrt{3}}{3}\) với \(\alpha=\frac{\sqrt{3}}{2}-1\)

a) 3\(\sqrt{3}\)=\(\sqrt{27}\)>\(\sqrt{12}\)

c) \(\frac{1}{3}\)\(\sqrt{51}\)=\(\sqrt{\frac{51}{9}}\)<\(\frac{1}{5}\)\(\sqrt{150}\)=\(\sqrt{\frac{150}{25}}\)=\(\sqrt{6}\)

b) 3\(\sqrt{5}\)=\(\sqrt{45}\)< 7=\(\sqrt{49}\)

d) \(\frac{1}{2}\sqrt{6}\)=\(\sqrt{\frac{6}{4}}\)=\(\sqrt{\frac{3}{2}}\)< 6\(\sqrt{\frac{1}{2}}\)=\(\sqrt{\frac{36}{2}}\)=\(\sqrt{18}\)

a) Ta có: $3\sqrt{3}=\sqrt{3^2.3}=\sqrt{9.3}=\sqrt{27}$

Vì $\sqrt{27}>\sqrt{12}$ nên $3\sqrt{3}>\sqrt{12}$

Vậy $3\sqrt{3}>\sqrt{12}$.
b) Ta có: $3\sqrt{5}=\sqrt{3^2.5}=\sqrt{45}$

$7=\sqrt{7^2}=\sqrt{49}$

Vì $\sqrt{49}>\sqrt{45}$ nên $7>3\sqrt{5}$

Vậy $7>3\sqrt{5}$.

c) Ta có: $\frac{1}{3}\sqrt{51}=\sqrt{{\left(\frac{1}{3}\right)}^2.51}=\sqrt{\frac{51}{9}}$

$\frac{1}{5}\sqrt{150}=\sqrt{{\left(\frac{1}{5}\right)}^2.150}=\sqrt{\frac{150}{25}}=\sqrt{6}=\sqrt{\frac{6.9}{9}}=\sqrt{\frac{54}{9}}$

Vì $\sqrt{\frac{54}{9}}>\sqrt{\frac{51}{9}}$ nên $\frac{1}{3}\sqrt{51}<\frac{1}{5}\sqrt{150}$

Vậy $\frac{1}{3}\sqrt{51}<\frac{1}{5}\sqrt{150}$.

d) Ta có: $\frac{1}{2}\sqrt{6}=\sqrt{{\left(\frac{1}{2}\right)}^2.6}=\sqrt{\frac{6}{4}}$

$=\sqrt{\frac{3}{2}}=\sqrt{3.\frac{1}{2}}=\sqrt{3}.\sqrt{\frac{1}{2}}$

Vì $\sqrt{3}.\sqrt{\frac{1}{2}}<6\sqrt{\frac{1}{2}}$ nên $\frac{1}{2}.\sqrt{6}<6\sqrt{\frac{1}{2}}$

Vậy $\frac{1}{2}\sqrt{6}<6\sqrt{\frac{1}{2}}$.

b) Ta có: \(\frac{\sqrt{5^2}+\sqrt{35^2}}{\sqrt{7^2}+\sqrt{49^2}}=\frac{5+35}{7+49}=\frac{40}{56}=\frac{5}{7}\) (1)

Lại có: \(\frac{\sqrt{5^2}-\sqrt{35^2}}{\sqrt{7^2}-\sqrt{49^2}}=\frac{5-35}{7-49}=\frac{-30}{-42}=\frac{5}{7}\) (2)

Từ biểu thức (1) và biểu thức (2)

=> \(\frac{\sqrt{5^2}+\sqrt{35^2}}{\sqrt{7^2}+\sqrt{49^2}}=\frac{\sqrt{5^2}-\sqrt{35^2}}{\sqrt{7^2}-\sqrt{49^2}}\)