Chứng minh: \(\dfrac{a}{a+bc}+\dfrac{b}{b+ca}+\dfrac{c}{c+ab}\le\dfrac{9}{4}\)
(trong đó a, b, c dương thỏa: a+b+c=1)
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
\(\Leftrightarrow\left(1+ab+bc+ca\right)\left(\dfrac{1}{\left(a+b\right)\left(a+c\right)}+\dfrac{1}{\left(a+b\right)\left(b+c\right)}+\dfrac{1}{\left(a+c\right)\left(b+c\right)}\right)\le\dfrac{ab+bc+ca}{abc}\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{2\left(1+ab+bc+ca\right)\left(a+b+c\right)}{\left(a+b\right)\left(b+c\right)\left(c+a\right)}\le\dfrac{ab+bc+ca}{abc}\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{2\left(1+ab+bc+ca\right)}{\left(a+b\right)\left(b+c\right)\left(c+a\right)}\le\dfrac{ab+bc+ca}{abc}\)
Áp dụng BĐT quen thuộc:
\(\left(a+b\right)\left(b+c\right)\left(c+a\right)\ge\dfrac{8}{9}\left(ab+bc+ca\right)\left(a+b+c\right)=\dfrac{8}{9}\left(ab+bc+ca\right)\)
\(\Rightarrow\dfrac{2\left(1+ab+bc+ca\right)}{\left(a+b\right)\left(b+c\right)\left(c+a\right)}\le\dfrac{9\left(1+ab+bc+ca\right)}{4\left(ab+bc+ca\right)}\)
Ta chỉ cần chứng minh:
\(\dfrac{9\left(1+ab+bc+ca\right)}{4\left(ab+bc+ca\right)}\le\dfrac{ab+bc+ca}{abc}\)
\(\Leftrightarrow4\left(ab+bc+ca\right)^2\ge9abc+9abc\left(ab+bc+ca\right)\)
Do \(3\left(ab+bc+ca\right)^2\ge9abc\left(a+b+c\right)=9abc\)
Nên ta chỉ cần chứng minh:
\(\left(ab+bc+ca\right)^2\ge9abc\left(ab+bc+ca\right)\)
\(\Leftrightarrow ab+bc+ca\ge9abc\Leftrightarrow\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{c}\ge9\)
Hiển nhiên đúng do \(\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{c}\ge\dfrac{9}{a+b+c}=9\)
Với mọi số thực dương a;b;c ta có BĐT:
\(a^4+b^4\ge ab\left(a^2+b^2\right)\Leftrightarrow\left(a-b\right)^2\left(a^2+ab+b^2\right)\ge0\)
Tương tự, ta có:
\(VT\le\dfrac{ab}{ab\left(a^2+b^2\right)+ab}+\dfrac{bc}{bc\left(b^2+c^2\right)+bc}+\dfrac{ca}{ca\left(c^2+a^2\right)+ca}\)
\(VT\le\dfrac{1}{a^2+b^2+1}+\dfrac{1}{b^2+c^2+1}+\dfrac{1}{c^2+a^2+1}\)
Đặt \(\left(a^2;b^2;c^2\right)=\left(x^3;y^3;z^3\right)\Rightarrow xyz=1\)
\(VT\le\dfrac{1}{x^3+y^3+1}+\dfrac{1}{y^3+z^3+1}+\dfrac{1}{z^3+x^3+1}\)
Ta lại có: \(x^3+y^3=\left(x+y\right)\left(x^2+y^2-xy\right)\ge\left(x+y\right)\left(2xy-xy\right)=xy\left(x+y\right)\)
\(\Rightarrow VT\le\dfrac{xyz}{xy\left(x+y\right)+xyz}+\dfrac{xyz}{yz\left(y+z\right)+xyz}+\dfrac{xyz}{zx\left(z+x\right)+xyz}=1\)
\(ab+bc+ca=3abc\Leftrightarrow\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{c}=3\)
Đặt \(\dfrac{1}{a}=x;\dfrac{1}{b}=y;\dfrac{1}{c}=z\)\(\Rightarrow x+y+z=3\)
\(VT=\sum\dfrac{xyz}{yz+x^2}\le\sum\dfrac{xyz}{2x\sqrt{yz}}=\dfrac{1}{2}\sum\sqrt{yz}\le\dfrac{1}{2}\sum x=\dfrac{3}{2}\)
Lời giải:
Áp dụng BĐT Cauchy-Schwarz:
\(\frac{b+c}{a^2+bc}=\frac{(b+c)^2}{(b+c)(a^2+bc)}=\frac{(b+c)^2}{b(a^2+c^2)+c(a^2+b^2)}\leq \frac{c^2}{b(a^2+c^2)}+\frac{b^2}{c(a^2+b^2)}\)
Tương tự với các phân thức còn lại:
$\frac{c+a}{b^2+ca}\leq \frac{c^2}{b(a^2+c^2)}+\frac{a^2}{c(a^2+b^2)}$
$\frac{a+b}{c^2+ab}\leq \frac{a^2}{b(a^2+c^2)}+\frac{b^2}{c(a^2+b^2)}$
Cộng theo vế và thu gọn suy ra:
$\text{VT}\leq \frac{1}{a}+\frac{1}{b}+\frac{1}{c}$ (đpcm)
\(\dfrac{bc}{a+b+c+a}\le\dfrac{bc}{4}\cdot\left(\dfrac{1}{a+b}+\dfrac{1}{a+c}\right)\\ \dfrac{ac}{b+c+a+b}\le\dfrac{ac}{4}\cdot\left(\dfrac{1}{b+c}+\dfrac{1}{a+b}\right)\\ \dfrac{ab}{a+c+b+c}\le\dfrac{ab}{4}\cdot\left(\dfrac{1}{a+c}+\dfrac{1}{b+c}\right)\\ \Leftrightarrow VT\le\dfrac{1}{a+b}\left(\dfrac{bc}{4}+\dfrac{ac}{4}\right)+\dfrac{1}{a+c}\left(\dfrac{bc}{4}+\dfrac{ab}{4}\right)+\dfrac{1}{b+c}\left(\dfrac{ac}{4}+\dfrac{ab}{4}\right)\\ =\dfrac{1}{a+b}\cdot\dfrac{c\left(a+b\right)}{4}+\dfrac{1}{a+c}\cdot\dfrac{b\left(a+c\right)}{4}+\dfrac{1}{b+c}\cdot\dfrac{a\left(b+c\right)}{4}\\ =\dfrac{c}{4}+\dfrac{b}{4}+\dfrac{a}{4}\\ =\dfrac{a+b+c}{4}\left(đfcm\right)\)
Ta có: \(\dfrac{ab}{c+1}=\dfrac{ab}{b+c+a+c}\le\dfrac{1}{4}\left(\dfrac{ab}{b+c}+\dfrac{ab}{a+c}\right)\)
Tương tự cho 2 BĐT còn lại:
\(\dfrac{bc}{a+1}\le\dfrac{1}{4}\left(\dfrac{bc}{a+b}+\dfrac{bc}{a+c}\right);\dfrac{ca}{b+1}\le\dfrac{1}{4}\left(\dfrac{ca}{a+b}+\dfrac{ca}{b+c}\right)\)
Cộng theo vế các BĐT trên ta có:
\(VT\le\dfrac{1}{4}\left(a+b+c\right)=\dfrac{1}{4}\)
Lời giải:
Ta có:
\(\frac{a}{a+bc}=\frac{a}{a(a+b+c)+bc}=\frac{a}{(a+b)(a+c)}\)
Thực hiện tương tự với các phân thức còn lại thu được:
\(\text{VT}=\frac{a(b+c)+b(a+c)+c(a+b)}{(a+b)(b+c)(c+a)}=\frac{2(ab+bc+ac)}{(a+b)(b+c)(c+a)}\) \((1)\)
Ta để ý bổ đề sau:
\((a+b)(b+c)(c+a)\geq \frac{8}{9}(a+b+c)(ab+bc+ac)\)
Chứng minh:
\(\prod(a+b)=(a+b+c)(ab+bc+ac)-abc\geq (a+b+c)(ab+bc+ac)-\frac{(a+b+c)(ab+bc+ac)}{9}=\text{VP}\)
Áp dụng vào bài toán:
\((a+b)(b+c)(c+a)\geq \frac{8}{9}(ab+bc+ac)\) \((2)\)
Từ \((1),(2)\Rightarrow \text{VT}\leq \frac{9}{4}\) (đpcm)
Dấu bằng xảy ra khi \(a=b=c=\frac{1}{3}\)