CMR vs a,b,c là các số thực dương thì a^2/(b^2+c^2)+b^2/(c^2+a^2)+c^2/a^2+b^2>=a/(b+c)+b/(a+c)+c/(a+b)
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Áp dụng bđt Svacxơ ta có : VT >= (a+b+c)^2/(2a+2b+2c) = (a+b+c)/2 = VP
=> đpcm
Lời giải:
$\text{VT}=\sum \frac{a^2}{a+b^2}=\sum (a-\frac{ab^2}{a+b^2})$
$=\sum a-\sum \frac{ab^2}{a+b^2}$
$\geq \sum a-\sum \frac{ab^2}{2b\sqrt{a}}$ (theo BĐT AM-GM)
$=\sum a-\frac{1}{2}\sum \sqrt{ab^2}$
$\geq \sum a-\frac{1}{2}\sum \frac{ab+b}{2}$ (AM-GM)
$=\frac{3}{4}\sum a-\frac{1}{4}\sum ab$
Giờ ta chỉ cần cm $\sum a\geq \sum ab$ là bài toán được giải quyết
Thật vậy:
Đặt $\sum ab=t$ thì hiển nhiên $0< t\leq 3$ theo BĐT AM-GM
$(\sum a)^2-(\sum ab)^2=3+2t-t^2=(3-t)(t+1)\geq 0$ với mọi $0< t\leq 3$
$\Rightarrow \sum a\geq \sum ab$
Vậy ta có đcpcm.
Dấu "=" xảy ra khi $a=b=c$
Ta có: \(\dfrac{a^2}{b^2}+1\ge2\sqrt{\dfrac{a^2}{b^2}}=\dfrac{2a}{b}\)
Tương tự: \(\dfrac{b^2}{c^2}+1\ge\dfrac{2b}{c}\) ; \(\dfrac{c^2}{a^2}+1\ge\dfrac{2c}{a}\)
\(\Rightarrow\dfrac{a^2}{b^2}+\dfrac{b^2}{c^2}+\dfrac{c^2}{a^2}+3\ge\dfrac{2a}{b}+\dfrac{2b}{c}+\dfrac{2c}{a}\) (1)
Mà \(\dfrac{a}{b}+\dfrac{b}{c}+\dfrac{c}{a}\ge3\sqrt[3]{\dfrac{abc}{abc}}=3\)
\(\Rightarrow\dfrac{2a}{b}+\dfrac{2b}{c}+\dfrac{2c}{a}\ge\dfrac{a}{b}+\dfrac{b}{c}+\dfrac{c}{a}+3\) (2)
(1);(2) \(\Rightarrow\dfrac{a^2}{b^2}+\dfrac{b^2}{c^2}+\dfrac{c^2}{a^2}+3\ge\dfrac{a}{b}+\dfrac{b}{c}+\dfrac{c}{a}+3\)
\(\Rightarrow\dfrac{a^2}{b^2}+\dfrac{b^2}{c^2}+\dfrac{c^2}{a^2}\ge\dfrac{a}{b}+\dfrac{b}{c}+\dfrac{c}{a}\)
Dấu "=" xảy ra khi \(a=b=c\)
Áp dụng BDT Bunhiacopxki:
\(\left[\left(\sqrt{x+y}\right)^2+\left(\sqrt{y+z}\right)^2+\left(\sqrt{x+z}\right)^2\right]\left[\frac{x^2}{\left(\sqrt{x+y}\right)^2}+\frac{y^2}{\left(\sqrt{y+z}\right)^2}+\frac{z^2}{\left(\sqrt{x+z}\right)^2}\right]\)\(\ge\left(x+y+z\right)^2\)
\(\Leftrightarrow2\left(x+y+z\right)\left(\frac{x^2}{x+y}+\frac{y^2}{y+z}+\frac{z^2}{x+z}\right)\ge\left(x+y+z\right)^2\)
\(\Leftrightarrow\frac{x^2}{x+y}+\frac{y^2}{y+z}+\frac{z^2}{x+z}\ge\frac{x+y+z}{2}\)
Áp dụng bất đẳng thức Chevbyshev cho hai bộ đơn điệu cùng chiều \(\left(\dfrac{2}{a+b},\dfrac{2}{b+c},\dfrac{2}{c+a}\right)\) và \(\left(c\left(a+b\right),a\left(b+c\right),b\left(c+a\right)\right)\) ta có \(2c+2a+2b=\dfrac{2}{a+b}.c\left(a+b\right)+\dfrac{2}{b+c}.a\left(b+c\right)+\dfrac{2}{c+a}.b\left(c+a\right)\ge\dfrac{1}{3}\left(\dfrac{2}{a+b}+\dfrac{2}{b+c}+\dfrac{2}{c+a}\right)\left(a\left(b+c\right)+b\left(c+a\right)+c\left(a+b\right)\right)=\dfrac{2}{3}\left(ab+bc+ca\right)\left(\dfrac{2}{a+b}+\dfrac{2}{b+c}+\dfrac{2}{c+a}\right)\).
Mà \(\dfrac{2}{a+b}+\dfrac{2}{b+c}+\dfrac{2}{c+a}=a+b+c\) nên \(ab+bc+ca\le3\).
\(\Leftrightarrow\dfrac{2a}{b+c}+\dfrac{2b}{c+a}+\dfrac{2c}{a+b}\ge3+\dfrac{2a^2+2b^2+2c^2-2\left(ab+bc+ca\right)}{\left(a+b+c\right)^2}\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{2a}{b+c}+\dfrac{2b}{c+a}+\dfrac{2c}{a+b}\ge5-\dfrac{6\left(ab+bc+ca\right)}{\left(a+b+c\right)^2}\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{2a}{b+c}+\dfrac{2b}{c+a}+\dfrac{2c}{a+b}+\dfrac{6\left(ab+bc+ca\right)}{\left(a+b+c\right)^2}\ge5\)
Do \(\dfrac{2a}{b+c}+\dfrac{2b}{c+a}+\dfrac{2c}{a+b}=\dfrac{2a^2}{ab+ac}+\dfrac{2b^2}{bc+ab}+\dfrac{2c^2}{ac+bc}\ge\dfrac{\left(a+b+c\right)^2}{ab+bc+ca}\)
Nên ta chỉ cần chứng minh:
\(\dfrac{\left(a+b+c\right)^2}{ab+bc+ca}+\dfrac{6\left(ab+bc+ca\right)}{\left(a+b+c\right)^2}\ge5\)
Điều này hiển nhiên đúng do:
\(VT=\dfrac{2}{3}.\dfrac{\left(a+b+c\right)^2}{ab+bc+ca}+\dfrac{6\left(ab+bc+ca\right)}{\left(a+b+c\right)^2}+\dfrac{\left(a+b+c\right)^2}{3\left(ab+bc+ca\right)}\)
\(VT\ge2\sqrt{\dfrac{12\left(a+b+c\right)^2\left(ab+bc+ca\right)}{3\left(ab+bc+ca\right)\left(a+b+c\right)^2}}+\dfrac{3\left(ab+bc+ca\right)}{3\left(ab+bc+ca\right)}=5\)
Dấu "=" xảy ra khi \(a=b=c\)