Question

Cho ba số dương a,b,c thỏa mãn ab + bc + ac = 3. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức

\(P=\frac{a^3}{b^2+3}+\frac{b^3}{c^2+3}+\frac{c^3}{a^2+3}\)

Answer 1

Lời giải:
\(P=\frac{a^3}{b^2+3}+\frac{b^3}{c^2+3}+\frac{c^3}{a^2+3}=\frac{a^3}{b^2+ab+bc+ac}+\frac{b^3}{c^2+ab+bc+ac}+\frac{c^3}{a^2+ab+bc+ac}\)

\(=\frac{a^3}{(b+a)(b+c)}+\frac{b^3}{(c+a)(c+b)}+\frac{c^3}{(a+b)(a+c)}\)

Áp dụng BĐT Cô-si cho các số dương:

\(\frac{a^3}{(b+a)(b+c)}+\frac{b+a}{8}+\frac{b+c}{8}\geq 3\sqrt[3]{\frac{a^3}{8.8}}=\frac{3a}{4}\)

\(\frac{b^3}{(c+a)(c+b)}+\frac{c+a}{8}+\frac{c+b}{8}\geq \frac{3b}{4}\)

\(\frac{c^3}{(a+b)(a+c)}+\frac{a+b}{8}+\frac{a+c}{8}\geq \frac{3c}{4}\)

Cộng theo vế và rút gọn:\(\Rightarrow P\geq \frac{a+b+c}{4}\)

Cũng theo BĐT Cô-si ta có hệ quả quen thuộc

\(a^2+b^2+c^2\geq ab+bc+ac\)

\(\Rightarrow (a+b+c)^2\geq 3(ab+bc+ac)=9\Rightarrow a+b+c\geq 3\)

Do đó \(P\geq \frac{3}{4}\)

Vậy $P_{\min}=\frac{3}{4}$ khi $a=b=c=1$