a)với mọi a,b,c,d là phân số đều sai hết

Áp dụng BĐT AM-GM ta có:

\(VT=\dfrac{1}{a}-\dfrac{a}{c+a^2}+\dfrac{1}{b}-\dfrac{b}{a+b^2}+\dfrac{1}{c}-\dfrac{c}{b+c^2}\)

\(=\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{c}-\left(\dfrac{a}{c+a^2}+\dfrac{b}{a+b^2}+\dfrac{c}{b+c^2}\right)\)

\(\ge\dfrac{9}{a+b+c}-\left(\dfrac{a}{2a\sqrt{c}}+\dfrac{b}{2b\sqrt{a}}+\dfrac{c}{2c\sqrt{b}}\right)\)

\(\ge3-\left(\dfrac{1}{2\sqrt{c}}+\dfrac{1}{2\sqrt{a}}+\dfrac{1}{2\sqrt{b}}\right)\)\(=3-\left(\dfrac{2\sqrt{a}}{4a}+\dfrac{2\sqrt{b}}{4b}+\dfrac{2\sqrt{c}}{4c}\right)\)

\(\ge3-\left(\dfrac{a+1}{4a}+\dfrac{b+1}{4b}+\dfrac{c+1}{4c}\right)\)

\(=3-\left(\dfrac{3}{4}+\dfrac{1}{4a}+\dfrac{1}{4b}+\dfrac{1}{4c}\right)\ge3-\left(\dfrac{3}{4}+\dfrac{9}{4\left(a+b+c\right)}\right)=\dfrac{3}{2}\)

Khi \(a=b=c=1\)

Lời giải:

Từ điều kiện

\(a+b+c=\frac{1}{a}+\frac{1}{b}+\frac{1}{c}\Rightarrow abc(a+b+c)=ab+bc+ac\)

Sử dụng hệ quả của BĐT AM-GM:

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

Suy ra \(ab+bc+ac\geq 3\). Do đó:

\(\text{VP}\leq \sqrt{a^2+ab+bc+ac}+\sqrt{b^2+ab+bc+ac}+\sqrt{c^2+ab+bc+ac}\)

\(\Leftrightarrow \text{VP}\leq \sqrt{(a+b)(a+c)}+\sqrt{(b+c)(b+a)}+\sqrt{(c+a)(c+b)}\)

Áp dụng BĐT AM-GM: \(\sqrt{(a+b)(a+c)}\leq \frac{a+b+a+c}{2}\) và tương tự....

\(\Rightarrow \text{VP}\leq \frac{a+b+a+c}{2}+\frac{b+c+b+a}{2}+\frac{c+a+c+b}{2}=2(a+b+c)=\text{VT}\)

Do đó ta có đpcm

Dấu bằng xảy ra khi \(a=b=c=1\)

Do \(a,b,c\le1\)

\(\Leftrightarrow\left(1-a\right)\left(1-b\right)\left(1-c\right)\ge0\)

\(\Leftrightarrow\left(1-a-b+ab\right)\left(1-c\right)\ge0\)

\(\Leftrightarrow1-a-b+ab-c+ac+cb-abc\ge0\)

\(\Leftrightarrow1\ge a+b+c-ab-ac-cb+abc\)

Ê t không phải cậu ta thì giải có được không?

Ta có:

\(\left(\sqrt{\dfrac{a^3}{5a^2+\left(b+c\right)^2}}+\sqrt{\dfrac{b^3}{5b^2+\left(c+a\right)^2}}+\sqrt{\dfrac{c^3}{5c^2+\left(a+b\right)^2}}\right)^2\le\left(a+b+c\right)\left(\dfrac{a^2}{5a^2+\left(b+c\right)^2}+\dfrac{b^2}{5b^2+\left(c+a\right)^2}+\dfrac{c^2}{5c^2+\left(a+b\right)^2}\right)\left(1\right)\)

Giờ ta chứng minh:

\(P=\dfrac{a^2}{5a^2+\left(b+c\right)^2}+\dfrac{b^2}{5b^2+\left(c+a\right)^2}+\dfrac{c^2}{5c^2+\left(a+b\right)^2}\le\dfrac{1}{3}\)

Ta có:

\(\dfrac{a^2}{5a^2+\left(b+c\right)^2}\le\dfrac{a^2}{9}\left(\dfrac{1}{a^2+b^2+c^2}+\dfrac{1}{2a^2+bc}+\dfrac{1}{2a^2+bc}\right)=\dfrac{1}{9}\left(\dfrac{a^2}{a^2+b^2+c^2}+\dfrac{2a^2}{2a^2+bc}\right)=\dfrac{1}{9}+\dfrac{1}{9}\left(\dfrac{a^2}{a^2+b^2+c^2}-\dfrac{bc}{2a^2+bc}\right)\)

Tương tự ta có:

\(\left\{{}\begin{matrix}\dfrac{b^2}{5b^2+\left(c+a\right)^2}\le\dfrac{1}{9}+\dfrac{1}{9}\left(\dfrac{b^2}{a^2+b^2+c^2}-\dfrac{ca}{2b^2+ca}\right)\\\dfrac{c^2}{5c^2+\left(a+b\right)^2}\le\dfrac{1}{9}+\dfrac{1}{9}\left(\dfrac{c^2}{a^2+b^2+c^2}-\dfrac{ab}{2c^2+ab}\right)\end{matrix}\right.\)

Cộng vế theo vế ta được

\(P\le\dfrac{4}{9}-\dfrac{1}{9}\left(\dfrac{bc}{2a^2+bc}+\dfrac{ca}{2b^2+ca}+\dfrac{ab}{2c^2+ab}\right)\)

\(\le\dfrac{4}{9}-\dfrac{1}{9}.\dfrac{\left(ab+bc+ca\right)^2}{bc\left(2a^2+bc\right)+ca\left(2b^2+ca\right)+ab\left(2c^2+ab\right)}=\dfrac{4}{9}-\dfrac{1}{9}=\dfrac{1}{3}\left(2\right)\)

Từ (1) và (2) ta có

\(\sqrt{\dfrac{a^3}{5a^2+\left(b+c\right)^2}}+\sqrt{\dfrac{b^3}{5b^2+\left(c+a\right)^2}}+\sqrt{\dfrac{c^3}{5c^2+\left(a+b\right)^2}}^2\le\sqrt{\dfrac{a+b+c}{3}}\)

Ta có:

\(\left(\sqrt{\dfrac{a^3}{5a^2+\left(b+c\right)^2}}+\sqrt{\dfrac{b^3}{5b^2+\left(c+a\right)^2}}+\sqrt{\dfrac{c^3}{5c^2+\left(a+b\right)^2}}\right)^2\le\left(a+b+c\right)\left(\dfrac{a^2}{5a^2+\left(b+c\right)^2}+\dfrac{b^2}{5b^2+\left(c+a\right)^2}+\dfrac{c^2}{5c^2+\left(a+b\right)^2}\right)\left(1\right)\)

Giờ ta chứng minh:

\(P=\dfrac{a^2}{5a^2+\left(b+c\right)^2}+\dfrac{b^2}{5b^2+\left(c+a\right)^2}+\dfrac{c^2}{5c^2+\left(a+b\right)^2}\le\dfrac{1}{3}\)

Ta có:

\(\dfrac{a^2}{5a^2+\left(b+c\right)^2}\le\dfrac{a^2}{9}\left(\dfrac{1}{a^2+b^2+c^2}+\dfrac{1}{2a^2+bc}+\dfrac{1}{2a^2+bc}\right)=\dfrac{1}{9}\left(\dfrac{a^2}{a^2+b^2+c^2}+\dfrac{2a^2}{2a^2+bc}\right)=\dfrac{1}{9}+\dfrac{1}{9}\left(\dfrac{a^2}{a^2+b^2+c^2}-\dfrac{bc}{2a^2+bc}\right)\)

Tương tự ta có:

\(\left\{{}\begin{matrix}\dfrac{b^2}{5b^2+\left(c+a\right)^2}\le\dfrac{1}{9}+\dfrac{1}{9}\left(\dfrac{b^2}{a^2+b^2+c^2}-\dfrac{ca}{2b^2+ca}\right)\\\dfrac{c^2}{5c^2+\left(a+b\right)^2}\le\dfrac{1}{9}+\dfrac{1}{9}\left(\dfrac{c^2}{a^2+b^2+c^2}-\dfrac{ab}{2c^2+ab}\right)\end{matrix}\right.\)

Cộng vế theo vế ta được

\(P\le\dfrac{4}{9}-\dfrac{1}{9}\left(\dfrac{bc}{2a^2+bc}+\dfrac{ca}{2b^2+ca}+\dfrac{ab}{2c^2+ab}\right)\)

\(\le\dfrac{4}{9}-\dfrac{1}{9}.\dfrac{\left(ab+bc+ca\right)^2}{bc\left(2a^2+bc\right)+ca\left(2b^2+ca\right)+ab\left(2c^2+ab\right)}=\dfrac{4}{9}-\dfrac{1}{9}=\dfrac{1}{3}\left(2\right)\)

Từ (1) và (2) ta có

\(\sqrt{\dfrac{a^3}{5a^2+\left(b+c\right)^2}}+\sqrt{\dfrac{b^3}{5b^2+\left(c+a\right)^2}}+\sqrt{\dfrac{c^3}{5c^2+\left(a+b\right)^2}}\le\sqrt{\dfrac{a+b+c}{3}}\)

Áp dụng BĐT Cauchy-Schwarz, ta có:

\(\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{b}\ge\dfrac{\left(1+1+1\right)^2}{a+b+b}=\dfrac{9}{a+2b}\)

\(\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{c}+\dfrac{1}{c}\ge\dfrac{9}{b+2c}\)

\(\dfrac{1}{c}+\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{a}\ge\dfrac{9}{c+2a}\)

Cộng vế theo vế rồi rút gọn, ta được

\(\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{c}\ge3\left(\dfrac{1}{a+2b}+\dfrac{1}{b+2c}+\dfrac{1}{c+2a}\right)\left(\text{đ}pcm\right)\)

Đẳng thức xảy ra khi \(a=b=c\)

Lời giải

Cách giải đơn giản nhất là khai triển

\(3(a^8+b^8+c^8)\geq (a^3+b^3+c^3)(a^5+b^5+c^5)\)

\(\Leftrightarrow 2(a^8+b^8+c^8)\geq a^5(b^3+c^3)+b^5(c^3+a^3)+c^5(a^3+b^3)\)

\(\Leftrightarrow (a^3-b^3)(a^5-b^5)+(b^3-c^3)(b^5-c^5)+(c^3-a^3)(c^5-a^5)\geq 0(\star)\)

Xét \((a^3-b^3)(a^5-b^5)=(a-b)^2(a^2+b^2)(a^4+a^3b+a^2b^2+ab^3+b^4)\geq 0\) với mọi \(a,b>0\)

và tương tự với các biểu thức còn lại.

Suy ra BĐT \((\star)\) luôn đúng.

Ta có đpcm

Đây chính là một dạng của BĐT Chebyshev:

Với dãy số thực \(a_1\leq a_2\leq ....\leq a_n\) . Nếu tồn tại dãy số thực\(b_1\leq b_2\leq .... \leq b_n\) thì \(n(a_1b_1+a_2b_2+....+a_nb_n)\geq (a_1+a_2+...+a_n)(b_1+b_2+...+b_n)\)

Câu 2:

Tương tự câu 1 thôi.

Do \(a+b=2\) nên bài toán tương đương: \(2(a^8+b^8)\geq (a^7+b^7)(a+b)\)

\(\Leftrightarrow a^8+b^8\geq a^7b+ab^7\Leftrightarrow (a^7-b^7)(a-b)\geq 0\)

\(\Leftrightarrow (a-b)^2(a^6+a^5b+....+ab^5+b^6)\geq 0(\star)\)

Xét \(Q=a^6+a^5b+a^4b^2+a^3b^3+a^2b^4+ab^5+b^6\)

\(Q=(a+b)(a^5+b^5)+a^2b^2(a^2+b^2+ab)\)

Dựa vào điều kiện \(a+b=2\) và biến đổi, ta thu được \(Q=16(2-ab)^2-8ab(2-ab)-a^3b^3\)

Đặt \(ab=t\Rightarrow Q=-t^3+24t^2-80t+64\)

\(\Leftrightarrow Q=(1-t)(t-8)^2+7t^2\)

Với mọi \(a,b\in\mathbb{R}\) ta luôn có \(ab\leq \frac{(a+b)^2}{4}\Rightarrow t\leq 1\). Do đó \(Q\geq 0\)

Kéo theo BĐT \((\star)\) luôn đúng, bài toán luôn đúng. Do đó ta có đpcm.

a. Đề bài sai (thực chất là nó đúng 1 cách hiển nhiên nhưng "dạng" thế này nó sai sai vì ko ai cho kiểu này cả)

Ta có: \(abc=ab+bc+ca\ge3\sqrt[3]{a^2b^2c^2}\Rightarrow abc\ge27\)

\(\Rightarrow a^2+b^2+c^2+5abc\ge a^2+b^2+c^2+5.27>>>>>8\)

b. 

\(4=ab+bc+ca+abc=ab+bc+ca+\sqrt{ab.bc.ca}\le ab+bc+ca+\sqrt{\left(\dfrac{ab+bc+ca}{3}\right)^3}\)

\(\sqrt{\dfrac{ab+bc+ca}{3}}=t\Rightarrow t^3+3t^2-4\ge0\Rightarrow\left(t-1\right)\left(t+2\right)^2\ge0\)

\(\Rightarrow t\ge1\Rightarrow ab+bc+ca\ge3\Rightarrow a+b+c\ge\sqrt{3\left(ab+bc+ca\right)}\ge3\)

- TH1: nếu \(a+b+c\ge4\)

Ta có: \(ab+bc+ca=4-abc\le4\)

\(\Rightarrow P=\left(a+b+c\right)^2-2\left(ab+bc+ca\right)+5abc\ge4^2-2.4+0=8\)

(Dấu "=" xảy ra khi \(\left(a;b;c\right)=\left(2;2;0\right)\) và các hoán vị)

- TH2: nếu \(3\le a+b+c< 4\)

Đặt \(a+b+c=p\ge3;ab+bc+ca=q;abc=r\)

\(P=p^2-2q+5r=p^2-2q+5\left(4-q\right)=p^2-7q+20\)

Áp dụng BĐT Schur:

\(4=q+r\ge q+\dfrac{p\left(4q-p^2\right)}{9}\Leftrightarrow q\le\dfrac{p^3+36}{4p+9}\)

\(\Rightarrow P\ge p^2-\dfrac{7\left(p^3+36\right)}{4p+9}+20=\dfrac{3\left(4-p\right)\left(p-3\right)\left(p+4\right)}{4p+9}+8\ge8\)

(Dấu "=" xảy ra khi \(a=b=c=1\))

Do vai trò của 3 biến là như nhau, ko mất tính tổng quát, giả sử \(a\ge b\ge c\)

\(\Rightarrow\) Theo BĐT Chebyshev:

\(3\left(a^3+b^3+c^3\right)\ge\left(a^2+b^2+c^2\right)\left(a+b+c\right)\) (1)

Bunhiacopxki:

\(\left(a\sqrt{b+c}+b\sqrt{c+a}+c\sqrt{a+b}\right)^2\le2\left(a^2+b^2+c^2\right)\left(a+b+c\right)\le6\left(a^3+b^3+c^3\right)\)

Nên ta chỉ cần chứng minh:

\(\left(a^3+b^3+c^3\right)^2\ge6\left(a^3+b^3+c^3\right)\)

\(\Leftrightarrow a^3+b^3+c^3\ge6\)

Hiển nhiên đúng do: \(a^3+b^3+c^3\ge3abc=6\)