Question

[tthnew]

Tổng quát cho bđt Iran 1996:(Theo cảm nhận của em thì: rất hay!)

Cho x, y, z là các số thực không âm thỏa mãn không có hai số nào đồng thời bằng 0. k là tham số, k >0. CMR:

\(\left(xy+yz+zx\right)\left(\frac{1}{\left(kx+y\right)^2}+\frac{1}{\left(ky+z\right)^2}+\frac{1}{\left(kz+x\right)^2}\right)\ge\frac{9}{\left(k+1\right)^2}\)

_{P/s: Em thấy câu hỏi này khá hay nên đưa vào câu hỏi hay, hy vọng là sẽ không bị nhắc nhở...(mấy bữa nay em chẳng dám đụng nút "Câu hỏi hay" luôn ý, sau một lần bị thầy phynit nhắc và ...)}

Answer 1

[Nguyễn Việt Lâm]

Thanks nhưng ko cần tag, mình là người phàm trần, ko quan tâm mấy thứ trên trời thế này :)

Answer 2

[Quoc Tran Anh Le]

\(\left(xy+yz+zx\right)\left[\frac{1}{\left(kx+y\right)^2}+\frac{1}{\left(ky+z\right)^2}+\frac{1}{\left(kz+x\right)^2}\right]\ge\frac{9}{\left(k+1\right)^2}\).

Ta sẽ chứng minh bất đẳng thức sau:

\(\frac{1}{\left(kx+y\right)^2}+\frac{1}{\left(ky+z\right)^2}+\frac{1}{\left(kz+x\right)^2}\ge\frac{2}{\left(ky+z\right)\left(kz+x\right)}+\frac{1}{\left(k+1\right)^2xy}\)

Không mất tính tổng quát, giả sử \(x\ge y\ge z\ge0\).

Thật vậy, ta có: \(\left\{{}\begin{matrix}\left(kx+y\right)^2\ge\left(kx+z\right)^2\\\left(k+1\right)^2.xy\ge\left(k+1\right)^2.y^2=\left(ky+y\right)^2\ge\left(ky+z\right)^2\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow\frac{\left(kx-y\right)^2}{\left(kx+z\right)^2\left(ky+z\right)^2}\ge\frac{\left(kx-y\right)^2}{\left(k+1\right)^2.xy\left(kx+y\right)^2}\)

\(\Leftrightarrow\frac{1}{\left(ky+z\right)^2}+\frac{1}{\left(kx+z\right)^2}-\frac{2}{\left(ky+z\right)\left(kx+z\right)}\ge\frac{1}{\left(k+1\right)^2.xy}-\frac{1}{\left(kx+y\right)^2}\)

\(\Leftrightarrow\frac{1}{\left(kx+y\right)^2}+\frac{1}{\left(kx+z\right)^2}+\frac{1}{\left(ky+z\right)^2}\ge\frac{2}{\left(kx+z\right)\left(ky+z\right)}+\frac{1}{\left(k+1\right)^2.xy}\)

(điều phải chứng minh).

Bây giờ ta sẽ chứng minh tiếp \(\left(xy+yz+xz\right)\left[\frac{2}{\left(kx+z\right)\left(ky+z\right)}+\frac{1}{\left(k+1\right)^2.xy}\right]\ge\frac{9}{\left(k+1\right)^2}\)

Ta có: \(\frac{xy+yz+zx}{\left(k+1\right)^2.xy}=\frac{1}{\left(k+1\right)^2}+\frac{z\left(x+y\right)}{\left(k+1\right)^2.xy}\)

và \(\frac{2\left(xy+yz+zx\right)}{\left(kx+z\right)\left(ky+z\right)}=2-\frac{2z^2}{\left(kx+z\right)\left(ky+z\right)}\)

Cộng hai vế trên lại, bất đẳng thức cần chứng minh tương đương:

\(\frac{z\left(kx+y\right)}{\left(k+1\right)^2.xy}\ge\frac{2z^2}{\left(ky+z\right)\left(kx+z\right)}\)

\(\Leftrightarrow\left(kx+y\right)\left(ky+z\right)\left(kx+z\right)\ge2\left(k+1\right)^2.xyz\) luôn đúng (bất đẳng thức AM-GM).

Ta đã chứng minh được bất đẳng thức trên.