Cho a,b,c thỏa mãn \(a\left(b+c\right)^2+b\left(c+a\right)^2+c\left(a+b\right)^2=4abc\) và \(a^{2013}+b^{2013}+c^{2013}=1\)
Tính giả trị biểu thức \(M=\dfrac{1}{a^{2015}}+\dfrac{1}{b^{2015}}+\dfrac{1}{c^{2015}}\)
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Đặt \(\frac{a}{2013}=\frac{b}{2014}=\frac{c}{2015}=k\Rightarrow\hept{\begin{cases}a=2013k\\b=2014k\\c=2015k\end{cases}}\)
Ta có: 4(a - b)(b - c) = 4(2013k - 2014k)(2014k - 2015k) = 4(-k)(-k) = 4k2 (1)
(c - a)2 = (2015k - 2013k)2 = (2k)2 = 4k2 (2)
Từ (1) và (2) ta có đpcm
Đặt a2013 =b2014 =c2015 =k⇒{
a=2013k |
b=2014k |
c=2015k |
Ta có: 4(a - b)(b - c) = 4(2013k - 2014k)(2014k - 2015k) = 4(-k)(-k) = 4k2 (1)
(c - a)2 = (2015k - 2013k)2 = (2k)2 = 4k2 (2)
Từ (1) và (2) ta có đpcm
Lời giải:
Ta có:
\(\frac{b-c}{(a-b)(a-c)}+\frac{c-a}{(b-a)(b-c)}+\frac{a-b}{(c-a)(c-b)}=2013\)
\(\Leftrightarrow \frac{-(b-c)^2}{(a-b)(b-c)(c-a)}+\frac{-(c-a)^2}{(a-b)(b-c)(c-a)}+\frac{-(a-b)^2}{(a-b)(b-c)(c-a)}=2013\)
\(\Leftrightarrow \frac{-[(a-b)^2+(b-c)^2+(c-a)^2]}{(a-b)(b-c)(c-a)}=2013\)
\(\Rightarrow \frac{2(a^2+b^2+c^2-ab-bc-ac)}{(a-b)(b-c)(c-a)}=-2013(*)\)
Lại có:
\(P=\frac{1}{a-b}+\frac{1}{b-c}+\frac{1}{c-a}\)
\(=\frac{(b-c)(c-a)+(c-a)(a-b)+(a-b)(b-c)}{(a-b)(b-c)(c-a)}\)
\(=\frac{bc-ba-c^2+ca+ca-bc-a^2+ab+ab-ac-b^2+bc}{(a-b)(b-c)(c-a)}\)
\(=\frac{ab+bc+ac-(a^2+b^2+c^2)}{(a-b)(b-c)(c-a)}=-\frac{1}{2}.\frac{2(a^2+b^2+c^2-ab-bc-ac)}{(a-b)(b-c)(c-a)}\)
\(=\frac{-1}{2}.-2013=\frac{2013}{2}\) (theo $(*)$)
Chứng minh:
Đặt \(\dfrac{a}{2013}=\dfrac{a}{2014}=\dfrac{a}{2015}=k\)
\(\Rightarrow a=2013k,b=2014k,c=2015k\)
Vế trái
\(4\left(2013k-2014k\right).\left(2015k-2016k\right)\)\(=4.-k.-k=4k^2\)
Vế phải
\(\left(2015k-2013k\right)^2\)\(=\left(2k\right)^2=4k^2\)
\(\Rightarrow\)4(a−b).(b−c)=(c−a)\(\Rightarrow\)đpcm
Áp dụng tính chất của dãy tỉ số bằng nhau, ta có:
\(\dfrac{a}{2013}=\dfrac{b}{2014}=\dfrac{c}{2015}=\dfrac{a-b}{2013-2014}=\dfrac{b-c}{2014-2015}=\dfrac{c-a}{2015-2013}\)\(\Rightarrow\dfrac{a-b}{-1}=\dfrac{b-c}{-1}=\dfrac{c-a}{2}\)
\(\Rightarrow\dfrac{a-b}{-1}.\dfrac{b-c}{-1}=\left(\dfrac{c-a}{2}\right)^2\)
\(\Rightarrow\dfrac{\left(a-b\right)\left(b-c\right)}{1}=\dfrac{\left(c-a\right)^2}{4}\)
\(\Rightarrow4\left(a-b\right)\left(b-c\right)=\left(c-a\right)^2\) (đpcm)
\(a^2\left(b+c\right)+b^2\left(c+a\right)+c^2\left(a+b\right)+2abc=0\)
=>\(\left(a+b\right)\left(a+c\right)\left(b+c\right)=0\)
=>a=-b hoặc a=-c hoặc b=-c (1)
=>a=1 hoăc b=1 hoặc c=1 (2)
từ 1 và 2 => Q=1
\(\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{c}=\dfrac{1}{a+b+c}\)
\(\Leftrightarrow\left(\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}\right)+\left(\dfrac{1}{c}-\dfrac{1}{a+b+c}\right)=0\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{a+b}{ab}+\dfrac{a+b+c-c}{c\left(a+b+c\right)}=0\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{a+b}{ab}+\dfrac{a+b}{c\left(a+b+c\right)}=0\)
\(\Leftrightarrow\left(a+b\right)\times\dfrac{ac+bc+c^2+ab}{abc\left(a+b+c\right)}=0\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{\left(a+b\right)\left(a+c\right)\left(b+c\right)}{abc\left(a+b+c\right)}=0\)
\(\Leftrightarrow\left[{}\begin{matrix}a=-b\\b=-c\\c=-a\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow N=0\)
gt \(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}b\left(a^2+2ac+c^2\right)+ac\left(a+c\right)+b^2\left(a+c\right)=0\\a^{2013}+b^{2013}+c^{2013}=1\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}\left(a+c\right)\left[b\left(a+c\right)+ac+b^2\right]=0\\a^{2013}+b^{2013}+c^{2013}=1\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}\left(a+b\right)\left(a+c\right)\left(b+c\right)=0\\a^{2013}+b^{2013}+c^{2013}\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}\left[{}\begin{matrix}a+b=0\Rightarrow a^{2013}+b^{2013}=0\\b+c=0\Rightarrow b^{2013}+c^{2013}=0\\a+c=0\Rightarrow a^{2013}+c^{2013}=0\end{matrix}\right.\\a^{2013}+b^{2013}+c^{2013}=1\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow Q=1\)
\(P\ge3\sqrt[3]{\dfrac{abc\left(a^2+1\right)^2\left(b^2+1\right)^2\left(c^2+1\right)^2}{a^2b^2c^2\left(a^2+1\right)\left(b^2+1\right)\left(c^2+1\right)}}=3\sqrt[3]{\dfrac{\left(a^2+1\right)\left(b^2+1\right)\left(c^2+1\right)}{abc}}\)
\(P\ge3\sqrt[3]{\dfrac{\left(a^2+1\right)\left(b^2+1\right)\left(c^2+1\right)}{\left(\dfrac{a+b+c}{3}\right)^3}}=9\sqrt[3]{\dfrac{\left(a^2+1\right)\left(b^2+1\right)\left(c^2+1\right)}{\left(a+b+c\right)^3}}\ge9\sqrt[3]{\dfrac{\left(a^2+1\right)\left(b^2+1\right)\left(c^2+1\right)}{2\left(a+b+c\right)^2}}\)
Theo nguyên lý Dirichlet, trong 3 số \(a^2;b^2;c^2\) luôn có ít nhất 2 số cùng phía so với \(\dfrac{4}{9}\)
Không mất tính tổng quát, giả sử đó là \(a^2;b^2\)
\(\Rightarrow\left(a^2-\dfrac{4}{9}\right)\left(b^2-\dfrac{4}{9}\right)\ge0\)
\(\Leftrightarrow a^2b^2+\dfrac{16}{81}\ge\dfrac{4}{9}a^2+\dfrac{4}{9}b^2\)
\(\Rightarrow a^2b^2+a^2+b^2+1\ge\dfrac{13}{9}a^2+\dfrac{13}{9}b^2+\dfrac{65}{81}\)
\(\Rightarrow\left(a^2+1\right)\left(b^2+1\right)\ge\dfrac{13}{9}\left(a^2+b^2+\dfrac{5}{9}\right)\)
\(\Rightarrow\left(a^2+1\right)\left(b^2+1\right)\left(c^2+1\right)\ge\dfrac{13}{9}\left(a^2+b^2+\dfrac{5}{9}\right)\left(c^2+1\right)\)
\(=\dfrac{13}{9}\left(a^2+b^2+\dfrac{4}{9}+\dfrac{1}{9}\right)\left(\dfrac{4}{9}+\dfrac{4}{9}+c^2+\dfrac{1}{9}\right)\)
\(\ge\dfrac{13}{9}\left(\dfrac{2}{3}a+\dfrac{2}{3}b+\dfrac{2}{3}c+\dfrac{1}{9}\right)^2\)
\(\Rightarrow P\ge9\sqrt[3]{\dfrac{\dfrac{13}{9}\left(\dfrac{2}{3}\left(a+b+c\right)+\dfrac{1}{9}\right)^2}{2\left(a+b+c\right)^2}}=9\sqrt[3]{\dfrac{13}{18}\left(\dfrac{2}{3}+\dfrac{1}{9\left(a+b+c\right)}\right)^2}\)
\(P\ge9\sqrt[3]{\dfrac{13}{18}\left(\dfrac{2}{3}+\dfrac{1}{9.2}\right)^2}=\dfrac{13}{2}\)
\(P_{min}=\dfrac{13}{2}\) khi \(a=b=c=\dfrac{2}{3}\)
Thầy cho em hỏi cơ sở để ta nghĩ ra dòng
\(\left(a^2-\dfrac{4}{9}\right)\left(b^2-\dfrac{4}{9}\right)\ge0\) này là gì ạ?
Theo cá nhân em thấy cách giải này hay và dễ hiểu, và có lẽ cũng dựa vào điểm rơi nhưng hình như lời giải chưa tự nhiên lắm thì phải ạ. Thầy có cách nào nữa không thầy? Em cảm ơn ạ.
Ta có:
\(a\left(b+c\right)^2+b\left(c+a\right)^2+c\left(a+b\right)^2=4abc\)
\(\Leftrightarrow\left(ab+ac\right)\left(b+c\right)+b\left(c^2+2ac+a^2\right)+c\left(a^2+2ab+b^2\right)=4abc\)
\(\Leftrightarrow\left(b+c\right)\left(ab+ac\right)+bc^2+2abc+ba^2+ca^2+2abc+cb^2-4abc=0\)
\(\Leftrightarrow\left(b+c\right)\left(ab+ac\right)+\left(bc^2+cb^2\right)+\left(ba^2+ca^2\right)=0\)
\(\Leftrightarrow\left(b+c\right)\left(ab+ac\right)+bc\left(b+c\right)+a^2\left(b+c\right)=0\)
\(\Leftrightarrow\left(b+c\right)\left(ab+ac+bc+a^2\right)=0\)
\(\Leftrightarrow\left(b+c\right)\left[b\left(c+a\right)+a\left(a+c\right)\right]=0\)
\(\Leftrightarrow\left(b+c\right)\left(a+b\right)\left(c+a\right)=0\)
\(\Leftrightarrow\left[{}\begin{matrix}b+c=0\\a+b=0\\c+a=0\end{matrix}\right.\)\(\Leftrightarrow\left[{}\begin{matrix}b=-c\\a=-b\\c=-a\end{matrix}\right.\)
Ta lại có:
\(a^{2013}+b^{2013}+c^{2013}=1\)
Với : \(b=-c\Leftrightarrow a^{2013}-c^{2013}+c^{2013}=1\Leftrightarrow a=1\)
\(\Rightarrow M=\dfrac{1}{a^{2015}}+\dfrac{1}{b^{2015}}+\dfrac{1}{c^{2015}}=\dfrac{1}{1}+\dfrac{-1}{c^{2015}}+\dfrac{1}{c^{2015}}=1\)
Mà do \(a,b,c\) bình đẳng nên với trường hợp nào đều là \(M=1\)