Cho a,b,c là các số thực không âm có tổng bằng 3. chứng minh rằng:
\(a^2+b^2+c^2+abc\ge4\)
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Em có cách này,anh check lại nhé!
Theo nguyên lí Dirichlet,trong ba số (a - 1) ; (b - 1); (c - 1) tồn tại hai số có tích không âm.
Không mất tính tổng quát,giả sử \(\left(a-1\right)\left(b-1\right)\ge0\Rightarrow ab\ge a+b-1\)
\(\Rightarrow abc\ge ac+bc-c\)
Suy ra \(VT\ge a^2+b^2+\left(c^2+ac+bc-c\right)\)
\(=a^2+b^2+c\left(a+b+c-1\right)=a^2+b^2+2c\)
Ta cần chứng minh \(a^2+b^2+2c\ge4\)
Thật vậy,BĐT \(\Leftrightarrow\left(a^2+1\right)+\left(b^2+1\right)+2c\ge6\)
Áp dụng BĐT Cô si (AM-GM) ta được: \(VT\ge2\left(a+b+c\right)=2.3=6\)(Q.E.D)
ta có :
\(\frac{a^3+b^3}{a^2+ab+b^2}=\frac{2a^3}{a^2+ab+b^2}+\frac{b^3-a^3}{a^2+ab+b^2}=\frac{2a^3}{a^2+ab+b^3}+b-a\)
tương tự rồi cộng theo vế :
\(LHS\ge2\left(\frac{a^3}{a^2+ab+b^2}+\frac{b^3}{b^2+bc+c^2}+\frac{c^3}{c^2+ca+a^2}\right)\)
áp dụng bđt cô si
\(\frac{a^3}{a^2+ab+b^2}+\frac{a^2+ab+b^2}{9}+\frac{1}{3}\ge\frac{3a}{3}=a\)
tương tự rồi cộng theo vế
\(2\left(\frac{a^3}{a^2+ab+b^2}+...\right)\ge a+b+c-1-\frac{2\left(a^2+b^2+c^2+ab+bc+ca\right)}{9}\)
\(\ge\frac{2\left(9-a^2-b^2-c^2-ab-bc-ca\right)}{9}\)
đến đây chịu :)))))
Giả sử \(c\le1\).
Khi đó: \(ab+bc+ca-abc=ab\left(1-c\right)+c\left(a+b\right)\ge0\)
\(\Rightarrow ab+bc+ca\ge abc\left(1\right)\)
Đẳng thức xảy ra chẳng hạn với \(a=2,b=c=0\).
Theo giả thiết:
\(4=a^2+b^2+c^2+abc\ge2ab+c^2+abc\)
\(\Leftrightarrow ab\left(c+2\right)\le4-c^2\)
\(\Leftrightarrow ab\le2-c\)
Trong ba số \(\left(a-1\right),\left(b-1\right),\left(c-1\right)\) luôn có hai số cùng dấu.
Không mất tính tổng quát, giả sử \(\left(a-1\right)\left(b-1\right)\ge0\).
\(\Rightarrow ab-a-b+1\ge0\)
\(\Leftrightarrow ab\ge a+b-1\)
\(\Leftrightarrow abc\ge ca+bc-c\)
\(\Rightarrow abc+2\ge ca+bc+2-c\ge ab+bc+ca\left(2\right)\)
Từ \(\left(1\right)\) và \(\left(2\right)\Rightarrow\) Bất đẳng thức được chứng minh.
3.1
Xét hiệu :
\(\left(\dfrac{a+b}{2}\right)^2-ab=\dfrac{a^2+2ab+b^2}{4}-\dfrac{4ab}{4}\)
\(=\dfrac{a^2-2ab+b^2}{4}=\dfrac{\left(a-b\right)^2}{4}\ge0\forall a,b\in R\)
Vậy \(\left(\dfrac{a+b}{2}\right)^2\ge ab,\forall a,b\in R\)
Dấu bằng xảy ra : \(\Leftrightarrow a=b\)
3.2
Áp dụng kết quả của câu 3.1 vào câu 3.2 ta được:
\(\left(a+b+c\right)^2=[a+\left(b+c\right)]^2\ge4a\left(b+c\right)\)
Mà : \(a+b+c=1\left(gt\right)\)
nên : \(1\ge4a\left(b+c\right)\)
\(\Leftrightarrow b+c\ge4a\left(b+c\right)^2\) ( vì a,b,c không âm nên b+c không âm )
Mà : \(\left(b+c\right)^2\ge4bc\Leftrightarrow\left(b-c\right)^2\ge0,\forall b,c\in N\)
\(\Rightarrow b+c\ge16abc\)
Dấu bằng xảy ra : \(\Leftrightarrow\left\{{}\begin{matrix}a=b+c\\b=c\end{matrix}\right.\Leftrightarrow b=c=\dfrac{1}{4};a=\dfrac{1}{2}\)
Ta có a2 - (b - c)2 <= a2
<=>(a+b-c)(a-b+c) <= a2
Tương tự
(b-c+a)(b-a+c) <= b2
(c-a+b)(c-b+a) <= c2
Từ đó ta có (b-c+a)2(b-a+c)2(c-b+a)2 <= a2 b2 c2
<=> (c-b+a)(b-c+a)(b-a+c) <= abc (nhân vô chuyển vế nha)
<=> (a2 b + a2 c) + (b2 a + b2 c) + (c2 a + c2 b) <= a3 + b3 + c3 + 3abc
<=> a2 (a+b+c) + b2 (a+b+c) + c2 (a+b+c) <= 2(a3 + b3 + c3) + 3abc ( cộng 2 vế cho
Ta có a2 - (b - c)2 <= a2
<=>(a+b-c)(a-b+c) <= a2
Tương tự
(b-c+a)(b-a+c) <= b2
(c-a+b)(c-b+a) <= c2
Từ đó ta có (b-c+a)2(b-a+c)2(c-b+a)2 <= a2 b2 c2
<=> (c-b+a)(b-c+a)(b-a+c) <= abc
<=> (a2 b + a2 c) + (b2 a + b2 c) + (c2 a + c2 b) <= a3 + b3 + c3 + 3abc
<=> a2 (a+b+c) + b2 (a+b+c) + c2 (a+b+c) <= 2(a3 + b3 + c3) + 3abc (cộng 2 vế cho a3 + b3 + c3)
<=> a2 + b2 + c2 <= 2(a3 + b3 + c3 ) + 3abc
Xong
Do \(0\le a;b;c\le2\)
\(\Rightarrow abc+\left(2-a\right)\left(2-b\right)\left(2-c\right)\ge0\)
\(\Leftrightarrow2\left(ab+bc+ca\right)-4\left(a+b+c\right)+8\ge0\)
\(\Leftrightarrow2\left(ab+bc+ca\right)\ge4\)
\(\Leftrightarrow\left(a+b+c\right)^2-\left(a^2+b^2+c^2\right)\ge4\)
\(\Leftrightarrow9-\left(a^2+b^2+c^2\right)\ge4\)
\(\Leftrightarrow a^2+b^2+c^2\le5\)
Dấu "=" xảy ra khi \(\left(a;b;c\right)=\left(0;1;2\right)\) và các hoán vị