Bài 1:
$x^3+y^3\geq xy(x+y)$
$\Leftrightarrow x^3+y^3-x^2y-xy^2\geq 0$
$\Leftrightarrow (x^3-x^2y)-(xy^2-y^3)\geq 0$
$\Leftrightarrow x^2(x-y)-y^2(x-y)\geq 0$
$\Leftrightarrow (x-y)(x^2-y^2)\geq 0$
$\Leftrightarrow (x-y)^2(x+y)\geq 0$ (luôn đúng với mọi $x,y\geq 0$)
Do đó BĐT được chứng minh
Dấu "=" xảy ra khi $x=y$
Bài 2:
Áp dụng BĐT AM-GM:
$\frac{a^2}{b}+b\geq 2a$
$\frac{b^2}{c}+c\geq 2b$
$\frac{c^2}{a}+a\geq 2c$
Cộng các BĐT trên theo vế và thu gọn ta có:
$\frac{a^2}{b}+\frac{b^2}{c}+\frac{c^2}{a}\geq a+b+c$ (đpcm)
Dấu "=" xảy ra khi $a=b=c$
Bải 3:
1.
Do $a,b,c$ là độ dài 3 cạnh tam giác nên theo BĐT tam giác thì:
$a< b+c\Rightarrow a^2< a(b+c)$
Tương tự: $b^2< b(c+a)$; $c^2<c(a+b)$
Cộng theo vế các BĐT trên thì:
$a^2+b^2+c^2< 2(ab+bc+ac)$ (đpcm)
2.
Áp dụng BĐT AM-GM:
$(a+b-c)(b+c-a)\leq \left(\frac{a+b-c+b+c-a}{2}\right)^2=b^2$
$(b+c-a)(a+c-b)\leq \left(\frac{b+c-a+a+c-b}{2}\right)^2=c^2$
$(a+b-c)(a+c-b)\leq \left(\frac{a+b-c+a+c-b}{2}\right)^2=a^2$
Nhân theo vế các BĐT trên và thu gọn ta được:
$(a+b-c)(b+c-a)(c+a-b)\leq abc$ (đpcm)
Dấu "=" xảy ra khi $a=b=c$
Bài 4:
Do $a+b+c=0$ nên $c=-a-b$
Khi đó:
$ab+2bc+3ac=ab+2b(-a-b)+3a(-a-b)=ab-2ab-2b^2-3a^2-3ab=-3a^2-2b^2-4ab$
$=-a^2-2(a^2+b^2+2ab)=-a^2-2(a+b)^2=-[a^2+(a+b)^2]\leq 0$ với mọi $a,b$
$\Rightarrow$ đpcm
Bài 5:
CM vế đầu tiên:
Áp dụng BĐT Bunhiacopxky:
$(a^2+b^2+c^2)(1+1+1)\geq (a+b+c)^2$
$\Leftrightarrow a^2+b^2+c^2\geq \frac{(a+b+c)^2}{3}=\frac{3^2}{3}=3$
Ta có đpcm
Dấu "=" xảy ra khi $a=b=c=1$
----------------------
Chứng minh vế thứ hai
Vì $a,b,c\in [0;2]$ nên:
$(a-2)(b-2)(c-2)\leq 0$
$\Leftrightarrow (ab-2a-2b+4)(c-2)\leq 0$
$\Leftrightarrow abc-2(ab+bc+ac)+4(a+b+c)-8\leq 0$
$\Leftrightarrow abc-2(ab+bc+ac)+4\leq 0$
$\Leftrightarrow 2(ab+bc+ac)\geq abc+4\geq 4$ (do $abc\geq 0$)
Khi đó:
$a^2+b^2+c^2=(a+b+c)^2-2(ab+bc+ac)=9-2(ab+bc+ac)\leq 9-4=5$
(đpcm)
Dấu "=" xảy ra khi $(a,b,c)=(0,1,2)$ và hoán vị/
Bài 6:
BĐT cần chứng minh tương đương với:
$\frac{x^2+y^2+2}{(1+x^2)(1+y^2)}\geq \frac{2}{1+xy}$
$\Leftrightarrow (x^2+y^2+2)(xy+1)\geq 2(1+x^2)(1+y^2)$
$\Leftrightarrow x^3y+x^2+xy^3+y^2+2xy+2\geq 2+2x^2+2y^2+2x^2y^2$
$\Leftrightarrow x^3y+xy^3+2xy\geq x^2+y^2+2x^2y^2$
$\Leftrightarrow xy(x^2+y^2-2xy)-(x^2+y^2-2xy)\geq 0$
$\Leftrightarrow xy(x-y)^2-(x-y)^2\geq 0$
$\Leftrightarrow (x-y)^2(xy-1)\geq 0$ (luôn đúng với mọi $xy\geq 1$)
Do đó ta có đpcm.