Cho x,y,z không âm và (x+z)(y+z) =1
Chứng minh: \(\frac{1}{\left(x-y\right)^2}+\frac{1}{\left(x+z\right)^2}+\frac{1}{\left(y+z\right)^2}\ge4\)
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Ta đặt \(\hept{\begin{cases}x+z=a\\y+z=b\end{cases}\Rightarrow ab=1}\)
\(BĐT\Leftrightarrow\frac{1}{\left(a-b\right)^2}+\frac{1}{a^2}+\frac{1}{b^2}\ge4\)
Ta có
\(\frac{1}{\left(a-b\right)^2}+\frac{1}{a^2}+\frac{1}{b^2}=\frac{1}{\left(a-\frac{1}{a}\right)^2}+a^2+\frac{1}{a^2}\)
\(=\frac{1}{\left(a-\frac{1}{a}\right)^2}+\left(a-\frac{1}{a}\right)^2+2\)
\(\ge2+2=4\)
Đặt \(\left\{{}\begin{matrix}x-y=a\\x-z=b\end{matrix}\right.\) \(\Rightarrow z-y=a-b\) và \(ab=1\)
\(VT=\frac{1}{a^2}+\frac{1}{b^2}+\frac{1}{\left(a-b\right)^2}=\frac{a^2+b^2}{a^2b^2}+\frac{1}{\left(a-b\right)^2}\)
\(VT=a^2+b^2+\frac{1}{\left(a-b\right)^2}=\left(a-b\right)^2+\frac{1}{\left(a-b\right)^2}+2ab=\left(a-b\right)^2+\frac{1}{\left(a-b\right)^2}+2\)
\(VT\ge2\sqrt{\frac{\left(a-b\right)^2}{\left(a-b\right)^2}}+2=4\)
Dấu "=" xảy ra khi \(\left\{{}\begin{matrix}\left(x-y\right)\left(x-z\right)=1\\\left(y-z\right)^2=1\end{matrix}\right.\)
\(\hept{\begin{cases}x+z=a\\y+z=b\end{cases}}\); \(x-y=\left(x+z\right)-\left(y+z\right)=a-b\)
\(ab=1\Rightarrow b=\frac{1}{a}\)
\(A=VT=\frac{1}{\left(a-b\right)^2}+\frac{1}{a^2}+\frac{1}{b^2}=\frac{1}{\left(a-\frac{1}{a}\right)^2}+\frac{1}{a^2}+a^2\)
\(=\frac{a^2}{\left(a^2-1\right)^2}+a^2+\frac{1}{a^2}\)
\(t=a^2>0\)
\(A=\frac{t}{\left(t-1\right)^2}+t+\frac{1}{t}\)
\(A-4=\frac{\left(t^2-3t+1\right)^2}{t\left(t-1\right)^2}\ge0\)
\(\Rightarrow A\ge4\)
Dấu bằng xảy ra khi \(t=a^2=\frac{3\pm\sqrt{5}}{2}\)\(\Leftrightarrow a=\sqrt{\frac{3\pm\sqrt{5}}{2}}\)
\(\Leftrightarrow\hept{\begin{cases}a=x+z=\sqrt{\frac{3+\sqrt{5}}{2}}\\b=y+z=\sqrt{\frac{3-\sqrt{5}}{2}}\end{cases}}\) và hoán vị còn lại
Hệ trên có vô số nghiệm, chẳng hạn
\(\hept{\begin{cases}z=\frac{1}{10}\\x=\sqrt{\frac{3+\sqrt{5}}{2}}-\frac{1}{10}\\y=\sqrt{\frac{3-\sqrt{5}}{2}}-\frac{1}{10}\end{cases}}\)
Đặt \(\left\{{}\begin{matrix}x-y=a\\z-x=b\\y-z=c\end{matrix}\right.\) đề bài trở thành \(\left\{{}\begin{matrix}abc\ne0\\a+b+c=0\\ab=-1\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}c=-\left(a+b\right)\\b=-\frac{1}{a}\end{matrix}\right.\) \(\Rightarrow\left\{{}\begin{matrix}\frac{1}{c^2}=\frac{1}{\left(a+b\right)^2}\\b^2=\frac{1}{a^2}\end{matrix}\right.\)
Ta cần chứng minh \(\frac{1}{a^2}+\frac{1}{b^2}+\frac{1}{c^2}\ge4\)
\(P=\frac{1}{a^2}+\frac{1}{b^2}+\frac{1}{c^2}=\frac{1}{a^2}+\frac{1}{b^2}+\frac{1}{\left(a+b\right)^2}=\frac{1}{a^2}+a^2+\frac{1}{\left(a-\frac{1}{a}\right)^2}\)
\(P=\left(a-\frac{1}{a}\right)^2+\frac{1}{\left(a-\frac{1}{a}\right)^2}+2\ge2\sqrt{\left(a-\frac{1}{a}\right)^2.\frac{1}{\left(a-\frac{1}{a}\right)^2}}+2=4\) (đpcm)
Nếu \(\frac{1}{\left(x-y\right)^2}\) thì nó đây:
Câu hỏi của Nguyễn Ngọc Lan - Toán lớp 9 | Học trực tuyến
Đặt \(\left\{{}\begin{matrix}x-y=a\\x-z=b\end{matrix}\right.\) \(\Rightarrow ab=1\)
\(S=\frac{1}{a^2}+\frac{1}{b^2}+\frac{1}{\left(a-b\right)^2}=\frac{a^2+b^2}{a^2b^2}+\frac{1}{\left(a-b\right)^2}=a^2+b^2+\frac{1}{\left(a-b\right)^2}\)
\(S=a^2+b^2-2ab+\frac{1}{\left(a-b\right)^2}+2=\left(a-b\right)^2+\frac{1}{\left(a-b\right)^2}+2\)
\(S\ge2\sqrt{\frac{\left(a-b\right)^2}{\left(a-b\right)^2}}+2=4\) (đpcm)
1111111111111111111
\(VT=\Sigma\frac{xy+yz+zx}{xy}=3+\Sigma\frac{z\left(x+y\right)}{xy}\)
Đến đây để ý \(\frac{1}{2}\left[\frac{z\left(x+y\right)}{xy}+\frac{y\left(z+x\right)}{zx}\right]\ge\sqrt{\frac{\left(z+x\right)\left(x+y\right)}{x^2}}\left(\text{AM - GM}\right)\)
Là xong.