\(BDT\LeftrightarrowΣ\frac{a^2}{a+b^2}\ge\frac{a+b+c}{2}\)
Áp dụng BDT C-S dạng Engel ta có:
\(Σ\frac{a^2}{a+b^2}=\text{ }Σ\frac{a^4}{a^3+a^2b^2}\ge\frac{\left(a^2+b^2+c^2\right)^2}{Σa^3+a^2b^2}\)
Vậy đi chứng minh \(\frac{\left(a^2+b^2+c^2\right)^2}{Σa^3+a^2b^2}\ge\frac{a+b+c}{2}\)
Hay \(2\left(a^2+b^2+c^2\right)^2\ge\left(a+b+c\right)Σ\left(a^3+b^2c^2\right)\)
\(\hept{\begin{cases}a+b+c=3u\\ab+ac+bc=3v^2\\abc=w^3\end{cases}}\)
Bởi vì điều kiện không phụ thuộc vào \(w^3\), ta thấy rằng bất đẳng thức cuối cùng là một bất đẳng thức tuyến tính của \(w^3\), đủ để chứng minh rằng bất đẳng thức cuối cùng đạt một giá trị cực đại là \(w^3\), xảy ra trong trường hợp hai biến bằng nhau hoặc có thể cho \(w^3\rightarrow0^+\)
Sau khi biến đổi đồng nhất ta cần chứng minh.
\(\left(2\left(a^2+b^2+c^2\right)^2-\left(a+b+c\right)\left(a^3+b^3+c^3\right)\right)^2\left(a^2+b^2+c^2\right)\)
\(\ge3\left(a+b+c\right)^2\left(a^2b^2+a^2c^2+b^2c^2\right)^2\)
*)\(b=c=1\) Ta được
\(\left(a-1\right)^2\left(a^8-2a^7+17a^6-8a^5+75a^4-10a^3+73a^2-4a+20\right)\ge0\) ( hiển nhiên đúng)
*)\(w^3\rightarrow0^+\) để \(c\rightarrow0^+\) và \(b=1\), ta đc:
\(a^{10}-2a^9+10a^8-12a^7+26a^6-26a^5+26a^4-12a^3+10a^2-2a+1\ge0\)( cũng đúng)
Khi \(a+b+c\le\sqrt{3\left(a^2+b^2+c^2\right)}=3\), viết lại BĐT cần chứng minh
\(\frac{a^2}{a+b^2}+\frac{b^2}{b+c^2}+\frac{c^2}{c+a^2}\ge\frac{3}{2}\)
Đặt \(\hept{\begin{cases}a^2=x\\b^2=y\\c^2=z\end{cases}}\) ta có \(x+y+z=3\). Áp dụng AM-GM và Cauchy-Schwarz ta có:
\(Σ\frac{a^2}{a+b^2}=Σ\frac{x}{\sqrt{x}+y}=Σ\frac{x}{\sqrt{\frac{x\left(x+y+z\right)}{3}+y}}\)
\(=Σ\frac{6x}{2\sqrt{3x\left(x+y+z\right)}+6y}\geΣ\frac{6x}{3x+x+y+z+6y}=Σ\frac{6x}{4x+7y+z}\)
\(=Σ\frac{6x^2}{4x^2+7xy+xz}\ge\frac{6\left(x+y+z\right)^2}{Σ\left(4x^2+7xy+xz\right)}=\frac{3}{2}\)
Hoàn thành!
