Violympic toán 9

Nue nguyen

chứng minh BĐT

\(\dfrac{a^3+b^3+c^3}{2abc}+\dfrac{a^2+b^2}{c^2+ab}+\dfrac{b^2+c^2}{a^2+bc}+\dfrac{a^2+c^2}{b^2+ac}\ge\dfrac{9}{2}\)

 Mashiro Shiina
3 tháng 2 2018 lúc 13:23

Áp dụng bất đẳng thức \(AM-GM\) cho 2 số dương ta có:

\(VT=\dfrac{a^3+b^3+c^3}{2abc}+\dfrac{a^2+b^2}{c^2+ab}+\dfrac{b^2+c^2}{a^2+bc}+\dfrac{a^2+c^2}{b^2+ac}\ge\dfrac{3abc}{2abc}+\dfrac{2ab}{c^2+ab}+\dfrac{2bc}{a^2+bc}+\dfrac{2ac}{b^2+ac}=\dfrac{3}{2}+2\left(\dfrac{ab}{c^2+ab}+\dfrac{bc}{a^2+bc}+\dfrac{ac}{b^2+ac}\right)\)

Áp dụng bất đẳng thức \(Cauchy-Schwarz\) \(\dfrac{ab}{c^2+ab}+\dfrac{bc}{a^2+bc}+\dfrac{ac}{b^2+ac}=\dfrac{a^2b^2}{c^2ab+a^2b^2}+\dfrac{b^2c^2}{a^2bc+b^2c^2}+\dfrac{a^2c^2}{b^2ac+a^2c^2}\ge\dfrac{\left(ab+bc+ac\right)^2}{c^2ab+a^2b^2+a^2bc+b^2c^2+b^2ac+a^2c^2}\)

Đặt: \(\left\{{}\begin{matrix}ab=x\\bc=y\\ac=z\end{matrix}\right.\) ta được: \(\dfrac{ab}{c^2+ab}+\dfrac{bc}{a^2+bc}+\dfrac{ac}{b^2+ac}\ge\dfrac{\left(x+y+z\right)^2}{x^2+y^2+z^2+xy+xz+xy}\ge\dfrac{3\left(xy+yz+xz\right)}{2\left(xy+yz+xz\right)}=\dfrac{3}{2}\)

Nên: \(\dfrac{3}{2}+2\left(\dfrac{ab}{c^2+ab}+\dfrac{bc}{a^2+bc}+\dfrac{ac}{b^2+ac}\right)\ge\dfrac{3}{2}+2.\dfrac{3}{2}=\dfrac{9}{2}\)

Mà: \(VT\ge\dfrac{3}{2}+2\left(\dfrac{ab}{c^2+ab}+\dfrac{bc}{a^2+bc}+\dfrac{ac}{b^2+ac}\right)\Leftrightarrow VT\ge\dfrac{3}{2}\left(đpcm\right)\)

Bình luận (5)
Akai Haruma
4 tháng 2 2018 lúc 14:14

Lời giải:

Áp dụng BĐT AM-GM ta có: \(\frac{a^3+b^3+c^3}{2abc}\geq \frac{3\sqrt[3]{a^3b^3c^3}}{2abc}=\frac{3abc}{2abc}=\frac{3}{2}\) (1)

Áp dụng BĐT Cauchy-Schwarz:

\(\frac{a^2+b^2}{c^2+ab}+\frac{b^2+c^2}{a^2+bc}+\frac{a^2+c^2}{b^2+ac}\geq \frac{(\sqrt{a^2+b^2}+\sqrt{b^2+c^2}+\sqrt{c^2+a^2})^2}{a^2+b^2+c^2+ab+bc+ac}\) (2)

Có:

\((\sqrt{a^2+b^2}+\sqrt{b^2+c^2}+\sqrt{c^2+a^2})^2=2(a^2+b^2+c^2)+2\sqrt{(a^2+b^2)(b^2+c^2)}+2\sqrt{(b^2+c^2)(c^2+a^2)}+\sqrt{(a^2+b^2)(c^2+a^2)}\)

Áp dụng BĐT Bunhiacopxky:

\(\sqrt{(a^2+b^2)(b^2+c^2)}\geq \sqrt{(ac+b^2)^2}=ac+b^2\)

\(\sqrt{(b^2+c^2)(c^2+a^2)}\geq \sqrt{(ba+c^2)^2}=ba+c^2\)

\(\sqrt{(a^2+b^2)(c^2+a^2)}\geq \sqrt{(a^2+bc)^2}=a^2+bc\)

\(\Rightarrow (\sqrt{a^2+b^2}+\sqrt{b^2+c^2}+\sqrt{c^2+a^2})^2\geq 2(a^2+b^2+c^2)+2(a^2+b^2+c^2+ab+bc+ac)\)

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

Hay \((\sqrt{a^2+b^2}+\sqrt{b^2+c^2}+\sqrt{c^2+a^2})^2\geq 3(a^2+b^2+c^2+ab+bc+ac)\) (3)

Từ \((2); (3)\Rightarrow \frac{a^2+b^2}{c^2+ab}+\frac{b^2+c^2}{a^2+bc}+\frac{a^2+c^2}{b^2+ac}\geq 3\) (4)

Từ \((1); (4)\Rightarrow \frac{a^3+b^3+c^3}{2abc}+\frac{a^2+b^2}{c^2+ab}+\frac{b^2+c^2}{a^2+bc}+\frac{c^2+a^2}{b^2+ac}\geq \frac{9}{2}\)

Ta có đpcm.

Dấu bằng xảy ra khi $a=b=c$

Bình luận (2)

Các câu hỏi tương tự
Bách Bách
Xem chi tiết
Big City Boy
Xem chi tiết
Nguyễn Thu Trà
Xem chi tiết
Lưu Phương Thảo
Xem chi tiết
:vvv
Xem chi tiết
Vũ Tiền Châu
Xem chi tiết
Anh Khương Vũ Phương
Xem chi tiết
Nguyễn Thu Trà
Xem chi tiết
DRACULA
Xem chi tiết