Bài 1:
Cho a, b, c là các số thực không âm thỏa mãn : a + b + c = 3
Tìm Min và Max của P = a2b + b2c + c2a
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Do \(0\le a,b,c\le1\)
nên\(\left\{{}\begin{matrix}\left(a^2-1\right)\left(b-1\right)\ge0\\\left(b^2-1\right)\left(c-1\right)\ge0\\\left(c^2-1\right)\left(a-1\right)\ge0\end{matrix}\right.\)
\(\Leftrightarrow\left\{{}\begin{matrix}a^2b-b-a^2+1\ge0\\b^2c-c-b^2+1\ge0\\c^2a-a-c^2+1\ge0\end{matrix}\right.\)
\(\Leftrightarrow\left\{{}\begin{matrix}a^2b\ge a^2+b-1\\b^2c\ge b^2+c-1\\c^2a\ge c^2+a-1\end{matrix}\right.\)
Ta cũng có:
\(2\left(a^3+b^3+c^3\right)\le a^2+b+b^2+c+c^2+a\)
Do đó \(T=2\left(a^3+b^3+c^3\right)-\left(a^2b+b^2c+c^2a\right)\)
\(\le a^2+b+b^2+c+c^2+a\)\(-\left(a^2+b-1+b^2+c-1+c^2+a-1\right)\)
\(=3\)
Vậy GTLN của T=3, đạt được chẳng hạn khi \(a=1;b=0;c=1\)
\(a^3+a^3+1\ge3\sqrt[3]{a^3.a^3.1}=3a^2\)
Tương tự: \(2b^3+1\ge3b^2\) ; \(2c^3+1\ge3c^2\)
\(\Rightarrow2\left(a^3+b^3+c^3\right)+3\ge3\left(a^2+b^2+c^2\right)=9\)
\(\Rightarrow a^3+b^3+c^3\ge3\)
\(A_{min}=3\) khi \(a=b=c=1\)
Lại có: \(\left\{{}\begin{matrix}a;b;c\ge0\\a^2+b^2+c^2=3\end{matrix}\right.\) \(\Rightarrow0\le a;b;c\le\sqrt{3}\)
\(\Rightarrow a^2\left(a-\sqrt{3}\right)\le0\Rightarrow a^3\le\sqrt{3}a^2\)
Tương tự: \(b^3\le\sqrt{3}b^2\) ; \(c^3\le\sqrt{3}c^2\)
\(\Rightarrow a^3+b^3+c^3\le\sqrt{3}\left(a^2+b^2+c^2\right)=3\sqrt{3}\)
\(A_{max}=3\sqrt{3}\) khi \(\left(a;b;c\right)=\left(0;0;\sqrt{3}\right)\) và các hoán vị
Biểu thức này có vẻ chỉ tìm được min chứ ko tìm được max:
Min:
\(P^2=a+b+c+a^3b^3+b^3c^3+c^3a^3+2\sqrt{\left(a+b^3c^3\right)\left(b+c^3a^3\right)}+2\sqrt{\left(a+b^3c^3\right)\left(c+a^3b^3\right)}+2\sqrt{\left(b+c^3a^3\right)\left(c+a^3b^3\right)}\)
\(P^2\ge a+b+c+2\sqrt{ab}+2\sqrt{bc}+2\sqrt{ca}\ge a+b+c=2\)
\(\Rightarrow P\ge\sqrt{2}\)
\(P_{min}=\sqrt{2}\) khi \(\left(a;b;c\right)=\left(0;0;2\right)\) và các hoán vị
Phương Khánh Thực ra là ban đầu mình tính dùng Bunyakovski thẳng luôn nhưng thấy bậc khá cao mà không biết BĐT đó đúng hay sai nên mình đảo a, b, c xuống mẫu để dùng BĐT Bunyakovski thì bậc sẽ thấp hơn.
Và không ngờ sự vô tình đó giúp mình gặp may mắn: Đại lượng abc ở \(\frac{abc\left(a+b+c\right)^3}{ab+bc+ca}\) có thể giản ước cho đại lượng abc ở VP. Bậc của BĐT được hạ thấp và mình cứ thế mà chém:))
Áp dụng BĐT Bunyakovski\(,\) ta có: \(\left(a^2b+b^2c+c^2a\right)\left(\frac{1}{b}+\frac{1}{c}+\frac{1}{a}\right)\ge\left(a+b+c\right)^2\)
Do đó: \(VT\ge\frac{\left(a+b+c\right)^3}{\frac{1}{a}+\frac{1}{b}+\frac{1}{c}}=\frac{abc\left(a+b+c\right)^3}{ab+bc+ca}\ge9abc\)
Bất đẳng thức cuối tương đương: \(\left(a+b+c\right)^3\ge9\left(ab+bc+ca\right)\) \((\ast)\)
Có: \(3=a^2+b^2+c^2=\left(a+b+c\right)^2-2\left(ab+bc+ca\right)\)
\(\therefore\left(ab+bc+ca\right)=\frac{\left(a+b+c\right)^2-3}{2}\)
\((\ast)\) \(\Leftrightarrow\left(a+b+c\right)^3\ge\frac{9}{2}\)\(\Big[(a+b+c)^2-3\Big] \)
\(\Leftrightarrow\frac{1}{2}\left(2a+2b+2c+3\right)\left(a+b+c-3\right)^2\ge0\)
Bất đẳng thức cuối hiển nhiên.
Đẳng thức xảy ra khi \(a=b=c=1\). Done.
Min:
\(\left(a+b+c\right)^3=a^3+b^3+c^3+3ab\left(a+b\right)+3bc\left(b+c\right)+3ca\left(c+a\right)+6abc\ge a^3+b^3+c^3\)
\(\Rightarrow a+b+c\ge\sqrt[3]{a^3+b^3+c^3}=\sqrt[3]{3}\)
\(\Rightarrow P=\dfrac{a}{7-3bc}+\dfrac{b}{7-3ca}+\dfrac{c}{7-3ab}\ge\dfrac{a}{7}+\dfrac{b}{7}+\dfrac{c}{7}=\dfrac{a+b+c}{7}\ge\dfrac{\sqrt[3]{3}}{7}\)
Dấu "=" xảy ra tại \(\left(a;b;c\right)=\left(0;0;\sqrt[3]{3}\right)\) và các hoán vị
Max:
\(\left(a^3+1+1\right)+\left(b^3+1+1\right)+\left(c^3+1+1\right)\ge3a+3b+3c\)
\(\Rightarrow a+b+c\le\dfrac{a^3+b^3+c^3+6}{3}=3\)
Khi đó:
\(7P=\dfrac{7a}{7-3bc}+\dfrac{7b}{7-3ca}+\dfrac{7c}{7-3ab}=\dfrac{a\left(7-3bc\right)+3abc}{7-3bc}+\dfrac{b\left(7-3ca\right)+3abc}{7-3ca}+\dfrac{c\left(7-3ab\right)+3abc}{7-3ab}\)
\(=a+b+c+\dfrac{3abc}{7-3bc}+\dfrac{3abc}{7-3ca}+\dfrac{3abc}{7-3ab}\)
Ta có:
\(7-3ab\ge\dfrac{7}{9}\left(a+b+c\right)^2-3ab=\dfrac{1}{9}\left[\dfrac{13}{2}\left(a-b\right)^2+\dfrac{1}{2}\left(a^2+b^2\right)+7c^2+14bc+14ca\right]\)
Do \(\dfrac{13}{2}\left(a-b\right)^2+\dfrac{1}{2}\left(a^2+b^2\right)\ge\dfrac{1}{2}\left(a^2+b^2\right)\ge ab\)
\(\Rightarrow7-3ab\ge\dfrac{1}{9}\left(ab+7c^2+14bc+14ca\right)\)
\(\Rightarrow\dfrac{3abc}{7-3ab}\le\dfrac{27abc}{ab+7c\left(c+2a+2b\right)}\le\dfrac{27abc}{36^2}\left(\dfrac{1^2}{ab}+\dfrac{35^2}{7c\left(c+2a+2b\right)}\right)\)
\(\Rightarrow\dfrac{3abc}{7-3ab}\le\dfrac{c}{48}+\dfrac{175}{48}.\dfrac{ab}{c+2a+2b}=\dfrac{c}{48}+\dfrac{175}{48}.\dfrac{ab}{\left(a+b+c\right)+\left(a+b\right)}\)
\(\Rightarrow\dfrac{3abc}{7-3ab}\le\dfrac{c}{48}+\dfrac{175}{48}.\dfrac{ab}{5^2}\left(\dfrac{3^2}{a+b+c}+\dfrac{2^2}{a+b}\right)\)
\(\Rightarrow\dfrac{3abc}{7-3ab}\le\dfrac{c}{48}+\dfrac{21}{16}.\dfrac{ab}{a+b+c}+\dfrac{7}{12}.\dfrac{ab}{a+b}\le\dfrac{c}{48}+\dfrac{21}{16}.\dfrac{ab}{a+b+c}+\dfrac{7}{48}.\dfrac{\left(a+b\right)^2}{a+b}\)
\(\Rightarrow\dfrac{3abc}{7-3ab}\le\dfrac{7a+7b+c}{48}+\dfrac{21}{16}.\dfrac{ab}{a+b+c}\)
Tương tự:
\(\dfrac{3abc}{7-3bc}\le\dfrac{a+7b+7c}{48}+\dfrac{21}{16}.\dfrac{bc}{a+b+c}\)
\(\dfrac{3abc}{7-3ca}\le\dfrac{7a+b+7c}{48}+\dfrac{21}{16}.\dfrac{ca}{a+b+c}\)
\(\Rightarrow7P\le\dfrac{21}{16}\left(a+b+c\right)+\dfrac{21}{16}\left(\dfrac{ab+bc+ca}{a+b+c}\right)\le\dfrac{21}{16}\left(a+b+c\right)+\dfrac{21}{48}.\dfrac{\left(a+b+c\right)^2}{a+b+c}\)
\(\Rightarrow7P\le\dfrac{7}{4}\left(a+b+c\right)\)
\(\Rightarrow P\le\dfrac{a+b+c}{4}\le\dfrac{3}{4}\)
Vậy \(P_{max}=\dfrac{3}{4}\) khi \(a=b=c=1\)
a2+b2+c2=4−abc≤4
Smax=4 khi 1 trong 3 số bằng 0
4=abc+a2+b2+c2≥abc+33√(abc)2
Đặt 3√abc=x>0⇒x3+3x2−4≤0
⇔(x−1)(x+2)2≤0⇒x≤1
⇒abc≤1⇒S=4−abc≥3
Dấu "=" xảy ra khi a=b=c=1
Min là hoán vị a=b=0 c=2 ; a=c=0 b=2 ; b=c=0 a=2 mà :vv
mà thôi Min làm đr còn max
TKS
Áp dụng Bất đẳng thức Cauchy cho 3 số thực dương ta có :
\(a^2b+b^2c+c^2a\ge3\sqrt[3]{a^2bb^2cc^2a}=3\sqrt[3]{a^3b^3c^3}=3abc\)
Khi đó :\(P\ge3abc=\left(a+b+c\right)\left(abc\right)\)
...