Lời giải:
Đặt \((\sin ^2x,\cos ^2x)=(a,b)\). Bài toán trở thành:
Tìm min, max (nếu có) của hàm số $y=a^5+b^5$ biết $a+b=1$ và $a,b\in [0;1]$
---------------------------------
Áp dụng BĐT Cô-si:
\(a^5+\frac{1}{2^5}+\frac{1}{2^5}+\frac{1}{2^5}+\frac{1}{2^5}\geq 5\sqrt[5]{a^5.\frac{1}{2^{20}}}=\frac{5a}{16}\)
\(b^5+\frac{1}{2^5}+\frac{1}{2^5}+\frac{1}{2^5}+\frac{1}{2^5}\geq \frac{5b}{16}\)
Cộng theo vế:
\(\Rightarrow a^5+b^5+\frac{8}{2^5}\geq \frac{5(a+b)}{16}=\frac{5}{16}\)
\(\Rightarrow a^5+b^5\geq \frac{1}{16}\)
Vậy $y_{\min}=\frac{1}{16}$ khi $a=b=\frac{1}{2}$ hay $\sin x=\cos x=\frac{1}{\sqrt{2}}$
Lại có:
Vì $a,b\in [0;1]$ nên $a^5\leq a; b^5\leq b$
\(\Rightarrow y=a^5+b^5\leq a+b=1\)
Vậy $y_{\max}=1$ khi $(a,b)=(0,1)$ và hoán vị hay $(\sin x, \cos x)=(0,\pm 1)$ và hoán vị.
