Với a,b,c >0, ta có:
\(\dfrac{a}{a+b}+\dfrac{b}{b+c}+\dfrac{c}{c+a}< \sqrt{\dfrac{a}{b+c}}+\sqrt{\dfrac{b}{c+a}}+\sqrt{\dfrac{c}{a+b}}\)
@Akai Haruma
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
\(\dfrac{a}{a+b}+\dfrac{b}{b+c}+\dfrac{c}{c+a}< \dfrac{a+c}{a+b+c}+\dfrac{a+b}{a+b+c}+\dfrac{b+c}{a+b+c}=2\) (1)
\(VP=\sqrt{\dfrac{a}{b+c}}+\sqrt{\dfrac{b}{c+a}}+\sqrt{\dfrac{c}{a+b}}=\dfrac{a}{\sqrt{a\left(b+c\right)}}+\dfrac{b}{\sqrt{b\left(c+a\right)}}+\dfrac{c}{\sqrt{c\left(a+b\right)}}\)
\(VP\ge\dfrac{2a}{a+b+c}+\dfrac{2b}{a+b+c}+\dfrac{2c}{a+b+c}=2\) (2)
(1);(2) \(\Rightarrow VT< VP\)
Lời giải:
Đặt \(\left ( \sqrt{\frac{a}{b+c}},\sqrt{\frac{b}{a+c}},\sqrt{\frac{c}{a+b}} \right )=(x,y,z)\)
\(\Rightarrow \left\{\begin{matrix} x^2=\frac{a}{b+c}\\ y^2=\frac{b}{a+c}\\ z^2=\frac{c}{a+b}\end{matrix}\right.\Rightarrow \frac{1}{x^2+1}+\frac{1}{y^2+1}+\frac{1}{z^2+1}=2\)
\(\Leftrightarrow (1-\frac{1}{x^2+1})+(1-\frac{1}{y^2+1})+(1-\frac{1}{z^2+1})=1\)
\(\Leftrightarrow \frac{x^2}{x^2+1}+\frac{y^2}{y^2+1}+\frac{z^2}{z^2+1}=1\)
BĐT cần chứng minh tương đương:
\(\frac{1}{x}+\frac{1}{y}+\frac{1}{z}\geq 2(x+y+z)(\star)\)
Áp dụng BĐT Bunhiacopxky:
\(\left ( \frac{x^2}{x^2+1}+\frac{y^2}{y^2+1}+\frac{z^2}{z^2+1} \right )(x^2+1+y^2+1+z^2+1)\geq (x+y+z)^2\)
\(\Leftrightarrow x^2+1+y^2+1+z^2+1\geq (x+y+z)^2\)
\(\Leftrightarrow xy+yz+xz\leq \frac{3}{2}\)
Kết hợp với hệ quả của BĐT AM-GM :
\((xy+yz+xz)^2\geq 3xyz(x+y+z)\)
\(\Rightarrow xy+yz+xz\geq \frac{3xyz(x+y+z)}{xy+yz+xz}\geq \frac{3xyz(x+y+z)}{\frac{3}2{}}=2xyz(x+y+z)\)
\(\Leftrightarrow \frac{1}{x}+\frac{1}{y}+\frac{1}{z}\geq \frac{2xyz(x+y+z)}{xyz}=2(x+y+z)\)
Do đó BĐT \((\star)\) được chứng minh.
Bài toán hoàn thành. Dấu bằng xảy ra khi \(a=b=c\)
\(VT=\sum\dfrac{a}{a+b}< \sum\dfrac{a+c}{a+b+c}=2\)
\(VP=\sum\sqrt{\dfrac{a}{b+c}}=\sum\dfrac{a}{\sqrt{a}\cdot\sqrt{b+c}}>\sum\dfrac{2a}{a+b+c}=2\)
\(VP>2>VT\)
_ Chứng minh VT <2 .
Với a,b,c > 0, ta có:
\(a< a+b\Rightarrow\dfrac{a}{a+b}< 1=\dfrac{c}{c}\Rightarrow\dfrac{a}{a+b}< \dfrac{a+c}{a+b+c}\) (1)
\(b< b+c\Rightarrow\dfrac{b}{b+c}< 1=\dfrac{a}{a}\Rightarrow\dfrac{b}{b+c}< \dfrac{a+b}{a+b+c}\) (2)
\(c< c+a\Rightarrow\dfrac{c}{c+a}< 1=\dfrac{b}{b}\Rightarrow\dfrac{c}{c+a}< \dfrac{c+b}{a+b+c}\) (3)
Từ (1) , (2) và (3), Cộng vế theo vế ta có:
\(\dfrac{a}{a+b}+\dfrac{b}{b+c}+\dfrac{c}{c+a}< \dfrac{2\left(a+b+c\right)}{a+b+c}=2\)(*)
_Chứng minh VP > 2.
Theo BĐT Cô-si, ta có:
\(\sqrt{\dfrac{b+c}{a}.1}\le\left(\dfrac{b+c}{a}+1\right):2=\dfrac{b+c+a}{2a}\)
Do vậy : \(\sqrt{\dfrac{a}{b+c}}\ge\dfrac{2a}{a+b+c}\)
Tương tự:\(\sqrt{\dfrac{b}{a+c}}\ge\dfrac{2b}{a+b+c},\sqrt{\dfrac{c}{a+b}}\ge\dfrac{2c}{a+b+c}\)
Cộng vế theo vế
\(\sqrt{\dfrac{a}{b+c}}+\sqrt{\dfrac{b}{a+c}}+\sqrt{\dfrac{c}{a+b}}\ge\dfrac{2\left(a+b+c\right)}{a+b+c}=2\)
Dấu ''='' xảy ra \(\left\{{}\begin{matrix}a=b+c\\b=a+c\\c=a+b\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow a+b+c=0\) (trái với g/t a,b,c >0)
Vậy đẳng thức khong xảy ra dấu ''=''
\(\Rightarrow\sqrt{\dfrac{a}{b+c}}+\sqrt{\dfrac{b}{a+c}}+\sqrt{\dfrac{c}{a+b}}>2\) (**)
Từ (*) và (**) \(\Rightarrow\dfrac{a}{a+b}+\dfrac{b}{b+c}+\dfrac{c}{c+a}< \sqrt{\dfrac{a}{b+c}}+\sqrt{\dfrac{b}{a+c}}+\sqrt{\dfrac{c}{a+b}}\)
đặt \(\left\{{}\begin{matrix}\sqrt{a}=x\\\sqrt{b}=y\\\sqrt{c}=z\end{matrix}\right.\)
=>đề bài đưa về
\(=>P=\dfrac{x^2+y^2}{z}+\dfrac{y^2+z^2}{x}+\dfrac{x^2+z^2}{y}\ge2\left(x+y+z\right)\)
có \(P=\dfrac{x^2}{z}+\dfrac{y^2}{z}+\dfrac{y^2}{x}+\dfrac{z^2}{x}+\dfrac{x^2}{y}+\dfrac{z^2}{y}\ge\dfrac{\left(2x^{ }+2y^{ }+2z^{ }\right)^2}{2\left(x+y+z\right)}\)
\(=\dfrac{4\left(x+y+z\right)^2}{2\left(x+y+z\right)}=2\left(x+y+z\right)\left(dpcm\right)\)
dấu"=" xảy ra<=>x=y=z
Áp dụng \(x^2+y^2+z^2\ge xy+yz+zx\) và \(x^2+y^2+z^2\ge\dfrac{1}{3}\left(x+y+z\right)^2\)
\(N\ge\dfrac{a^2b}{c}+\dfrac{b^2c}{a}+\dfrac{c^2a}{b}\ge\dfrac{1}{3}\left(a\sqrt{\dfrac{b}{c}}+b\sqrt{\dfrac{c}{a}}+c\sqrt{\dfrac{a}{b}}\right)^2=3\) (đpcm)
Dấu "=" xảy ra khi \(a=b=c=1\)
Do \(a,b,c>0\) nên theo quy tắc phân số: \(\dfrac{a}{a+b}< \dfrac{a+c}{a+b+c}\)
Tương tự: \(\dfrac{b}{b+c}< \dfrac{a+b}{a+b+c}\); \(\dfrac{c}{a+c}< \dfrac{b+c}{a+b+c}\)
\(\Rightarrow\dfrac{a}{a+b}+\dfrac{b}{b+c}+\dfrac{c}{a+c}< \dfrac{2\left(a+b+c\right)}{a+b+c}=2\)
Theo BĐT Cauchy: \(\sqrt{a\left(b+c\right)}\le\dfrac{a+b+c}{2}\Leftrightarrow\dfrac{2}{a+b+c}\le\dfrac{1}{\sqrt{a\left(b+c\right)}}\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{2a}{a+b+c}\le\sqrt{\dfrac{a}{b+c}}\)
Tương tự \(\dfrac{2b}{a+b+c}\le\sqrt{\dfrac{b}{a+c}}\); \(\dfrac{2c}{a+b+c}\le\sqrt{\dfrac{c}{a+b}}\)
(3 dấu = không thể đồng thời xảy ra, để chặt chẽ bạn có thể chia trường hợp)
Cộng vế với vế:
\(\sqrt{\dfrac{a}{b+c}}+\sqrt{\dfrac{b}{a+c}}+\sqrt{\dfrac{c}{a+b}}>\dfrac{2\left(a+b+c\right)}{a+b+c}=2\)
\(\Rightarrow\dfrac{a}{a+b}+\dfrac{b}{b+c}+\dfrac{c}{a+c}< \sqrt{\dfrac{a}{b+c}}+\sqrt{\dfrac{b}{a+c}}+\sqrt{\dfrac{c}{a+b}}\)