Quốc Bảo

Cho số dương a , b , c thỏa mãn \(a+b+c=3\)

Chứng minh rằng \(\frac{a}{1+b^2}+\frac{b}{1+c^2}+\frac{c}{1+a^2}\ge\frac{3}{2}\)

Akai Haruma
15 tháng 2 2017 lúc 18:47

Lời giải:

Ta có:

\(\text{VT}=\left ( a-\frac{ab^2}{1+b^2} \right )+\left ( b-\frac{bc^2}{1+c^2} \right )+\left ( c-\frac{ca^2}{1+a^2} \right )\)

\(\Leftrightarrow \text{VT}=3-\left ( \frac{ab^2}{1+b^2}+\frac{bc^2}{1+c^2}+\frac{ca^2}{1+a^2} \right )=3-A\)

Xét $A$ , áp dụng bất đẳng thức AM-GM:

\(A\leq \frac{ab^2}{2b}+\frac{bc^2}{2c}+\frac{ca^2}{2a}=\frac{1}{2}(ab+bc+ac)\)

Mặt khác, dễ thấy \(9=(a+b+c)^2\geq 3(ab+bc+ac)\Rightarrow ab+bc+ac\leq 3\)

\(\Rightarrow A\leq \frac{3}{2}\Rightarrow \text{VT}\geq 3-\frac{3}{2}=\frac{3}{2}\) (đpcm)

Dấu bằng xảy ra khi $a=b=c=1$

Bình luận (0)
Kuro Kazuya
15 tháng 2 2017 lúc 18:47

Xét: \(\frac{a}{1+b^2}+\frac{b}{1+c^2}+\frac{c}{1+a^2}\)

\(\Leftrightarrow a-\frac{ab^2}{1+b^2}+b-\frac{bc^2}{1+c^2}+c-\frac{ca^2}{1+a^2}\)

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho 2 bộ số thực không âm

\(\Rightarrow\left\{\begin{matrix}1+b^2\ge2\sqrt{b^2}=2b\\1+c^2\ge2\sqrt{c^2}=2c\\1+a^2\ge2\sqrt{a^2}=2a\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow\left\{\begin{matrix}\frac{ab^2}{1+b^2}\le\frac{ab^2}{2b}=\frac{ab}{2}\\\frac{bc^2}{1+c^2}\le\frac{bc^2}{2c}=\frac{bc}{2}\\\frac{ca^2}{1+a^2}\le\frac{ca^2}{2a}=\frac{ac}{2}\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow\left\{\begin{matrix}a-\frac{ab^2}{1+b^2}\ge a-\frac{ab}{2}=\frac{2a-ab}{2}\\b-\frac{bc^2}{1+c^2}\ge b-\frac{bc}{2}=\frac{2b-bc}{2}\\c-\frac{ca^2}{1+a^2}\ge c-\frac{ac}{2}=\frac{2c-ac}{2}\end{matrix}\right.\)

Cộng theo từng vế:

\(\Rightarrow a-\frac{ab^2}{1+b^2}+b-\frac{bc^2}{1+c^2}+c-\frac{ca^2}{1+a^2}\ge\frac{2\left(a+b+c\right)-\left(ab+bc+ca\right)}{2}\)

\(\Rightarrow a-\frac{ab^2}{1+b^2}+b-\frac{bc^2}{1+c^2}+c-\frac{ca^2}{1+a^2}\ge\frac{6-\left(ab+bc+ca\right)}{2}=3-\frac{ab+bc+ca}{2}\)

Xét: \(3-\frac{ab+bc+ca}{2}\)

Theo hệ quả của bất đẳng thức Cauchy
\(\Rightarrow\left(a+b+c\right)^2\ge3\left(ab+bc+ca\right)\)

\(\Rightarrow9\ge3\left(ab+bc+ca\right)\)

\(\Rightarrow3\ge ab+bc+ca\)

\(\Rightarrow\frac{3}{2}\ge\frac{ab+bc+ca}{2}\)

\(\Rightarrow3-\frac{3}{2}\le3-\frac{ab+bc+ca}{2}\)

\(\Rightarrow\frac{3}{2}\le3-\frac{ab+bc+ca}{2}\)

\(a-\frac{ab^2}{1+b^2}+b-\frac{bc^2}{1+c^2}+c-\frac{ca^2}{1+a^2}\ge3-\frac{ab+bc+ca}{2}\)

\(\Rightarrow a-\frac{ab^2}{1+b^2}+b-\frac{bc^2}{1+c^2}+c-\frac{ca^2}{1+a^2}\ge\frac{3}{2}\)

\(\Leftrightarrow\frac{a}{1+b^2}+\frac{b}{1+c^2}+\frac{c}{1+a^2}\ge\frac{3}{2}\) ( đpcm )

Bình luận (0)
Lightning Farron
15 tháng 2 2017 lúc 18:51

Đơn giản là AM-GM ngược dấu :

\(\frac{a}{1+b^2}=a-\frac{ab^2}{1+b^2}\ge a-\frac{ab^2}{2b}=a-\frac{ab}{2}\)

Tương tự ta cũng có:

\(\left\{\begin{matrix}\frac{b}{1+c^2}\ge b-\frac{bc}{2}\\\frac{c}{1+a^2}\ge c-\frac{ca}{2}\end{matrix}\right.\)

Cộng theo vế ta có:

\(VT\ge a+b+c-\frac{ab+bc+ca}{2}\ge a+b+c-\frac{(a+b+c)^{2}}{6}=\frac{3}{2}\)

Bình luận (0)
Lightning Farron
15 tháng 2 2017 lúc 18:52

ôi nhanh v~ mất ý tưởng :v

Bình luận (0)

Các câu hỏi tương tự
Quách Phú Đạt
Xem chi tiết
Quốc Bảo
Xem chi tiết
Quách Phú Đạt
Xem chi tiết
Phạm Thu Thủy
Xem chi tiết
Quách Phú Đạt
Xem chi tiết
Nguyễn Châu
Xem chi tiết
Long Nguyễn
Xem chi tiết
Quách Phú Đạt
Xem chi tiết
Quốc Bảo
Xem chi tiết