Chuyên đề bất đẳng thức toán lớp 9

Chuyên đề : Bất đẳng thức
Tác giả : Nguyễn Văn Thủy
su tập và biên soạn năm 2000
chỉnh sửa năm :2007
Bác tặng cháu - chúc cháu thành công
A- Mở đầu:
Bất đẳng thức là một trong những mảng kiến thức khó nhất của toán học phổ thông .
Nhng thông qua các bài tập về chứng minh bất đẳng thức học sinh hiểu kỹ và sâu sắc hơn về giải và biện luận
phơng trình , bất phơng trình ,về mối liên hệ giữa các yếu tố
của tam giác về tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của một biểu thức. Trong quá trình giải bài tập , năng lực suy
nghĩ , sáng tạo của học sinh đợc phat triển đa dang và phong phú
vì các bài tập về bất đẳng thức có cách giải không theo quy tắc hoặc khuôn mẫu nào cả.
Nó đòi hỏi ngời đọc phải có cách suy nghĩ lôgic sáng tạo biết kết hợp kiến thức cũ với kiến thức mới một cách
lôgíc có hệ thống.
Cũng vì toán về bất đẳng thức không có cách giải mẫu , không theo một phơng pháp nhất định nên học sinh
rât lúng túng khi giải toán về bất đẳng thức vì vậy học sinh sẽ không biết bắt đầu từ đâu và đi theo hơng nào
.Do đó hầu hết học sinh không biết làm toán về bất đẳng thứcvà không biết vận dụng bất đẳng thức để giải
quyết các loại bài tập khác.
Trong thực tế giảng dạy toán ở trờng THCS việc làm cho học sinh biết chứng minh bất đẳng thức và vận
dụng các bất đẳng thức vào giải các bài tập có liên quan là công việc rất quan trọngvà không thể thiếu đợc của
ngời dạy toán ,thông qua đó rèn luyện
T duy lôgic và khả năng sáng tạo cho học sinh .Để làm đợc điều đó ngời thầy giáo phải cung cấp cho học sinh
một số kiến thức cơ bản và một số phơng pháp suy nghĩ ban đầu về bất đẳng thức .
Chính vì lí do trên nên tôi tự tham khảo biên soạn chuyên đề bất đẳng thức nhằm mục đích giúp học sinh học
tốt hơn.

Danh mục của chuyên đề
S.t.t Nội dung trang
1. Phần mở đầu 1
2. Nội dung chuyên đề 2
3. Các kiến thức cần lu ý 3

4. Các phơng pháp chứng minh bát đẳng thức 4
5. Phơng pháp 1:dùng định nghiã 4
6. Phơng pháp 2:dùng biến đổi tơng đơng 6
7. Phơng pháp 3:dùng bất đẳng thức quen thuộc 8
8. Phơng pháp 4:dùng tính chất bắc cầu 10
9. Phơng pháp 5: dùng tính chấtbủa tỷ số 12
10. Phơng pháp 6: dùng phơng pháp làm trội 14
11. Phơng pháp 7: dùmg bát đẳng thức tam giác 16
12. Phơng pháp 8: dùng đổi biến 17
13. Phơng pháp 9: Dùng tam thức bậc hai 18
14. Phơng pháp 10: Dùng quy nạp toán học 19
15. Phơng pháp 11: Dùng chứng minh phản chứng 21
16. Các bài tập nâng cao 23
1
17. ứng dụng của bất dẳng thức 28
18. Dùng bất đẳng thức để tìm cực trị 29
19. Dùng bất đẳng thức để: giải phơng trình hệ phơng trình 31
20. Dùng bất đẳng thức để : giải phơng trình nghiệm nguyên 33
21. Tài liệu tham khảo
B- nội dung
Phần 1 : các kiến thức cần lu ý
1- Định nghĩa
2- Tính chất
3-Một số hằng bất đẳng thức hay dùng


Phần 2:một số phơng pháp chứng minh bất đẳng thức
1-Phơng pháp dùng định nghĩa
2- Phơng pháp dùng biến đổi tơng đơng
3- Phơng pháp dùng bất đẳng thức quen thuộc

4- Phơng pháp sử dụng tính chất bắc cầu
5- Phơng pháp dùng tính chất tỉ số
6- Phơng pháp làm trội
7- Phơng pháp dùng bất đẳng thức trong tam giác
8- Phơng pháp đổi biến số
9- Phơng pháp dùng tam thức bậc hai
10- Phơng pháp quy nạp
11- Phơng pháp phản chứng
Phần 3 :các bài tập nâng cao
PHầN 4 : ứng dụng của bất đẳng thức
1- Dùng bất đẳng thức để tìm cực trị
2-Dùng bất đẳng thức để giải phơng trình và bất phơng trình
3-Dùng bất đẳng thức giải phơng trình nghiệm nguyên
Phần I : các kiến thức cần lu ý
1-Đinhnghĩa

0
0
A B A B
A B A B






2-tính chất
+ A>B
AB <
+ A>B và B >C

CA
>
+ A>B

A+C >B + C
+ A>B và C > D

A+C > B + D
+ A>B và C > 0

A.C > B.C
+ A>B và C < 0

A.C < B.C
+ 0 < A < B và 0 < C <D

0 < A.C < B.D
+ A > B > 0

A
n
> B
n
n
2
+ A > B

A
n
> B

n
với n lẻ
+
A
>
B


A
n
> B
n
với n chẵn
+ m > n > 0 và A > 1

A
m
> A
n

+ m > n > 0 và 0 <A < 1

A
m
< A
n

+A < B và A.B > 0

BA
11
>
3-một số hằng bất đẳng thức

+ A
2


0 với

A ( dấu = xảy ra khi A = 0 )
+ A
n


0 với

A ( dấu = xảy ra khi A = 0 )
+
0A
với
A
(dấu = xảy ra khi A = 0 )
+ -
A
< A =
A
+
A B A B+ +

( dấu = xảy ra khi A.B > 0)
+
BABA
( dấu = xảy ra khi A.B < 0)
Phần II : một số phơng pháp chứng minh bất đẳng thức
Ph ơng pháp 1 : dùng định nghĩa
Kiến thức : Để chứng minh A > B
Ta chứng minh A B > 0
Lu ý dùng hằng bất đẳng thức M
2


0 với M
Ví dụ 1 x, y, z chứng minh rằng :
a) x
2
+ y
2
+ z
2


xy+ yz + zx
b) x
2
+ y
2
+ z
2

2xy 2xz + 2yz

c) x
2
+ y
2
+ z
2
+3

2 (x + y + z)
Giải:
a) Ta xét hiệu
x
2
+ y
2
+ z
2
- xy yz - zx
=
2
1
.2 .( x
2
+ y
2
+ z
2
- xy yz zx)

=
2
1
[ ]
0)()()(
222
++ zyzxyx
đúng với mọi x;y;z
R
Vì (x-y)
2


0 vớix ; y Dấu bằng xảy ra khi x=y
(x-z)
2


0 vớix ; z Dấu bằng xảy ra khi x=z
(y-z)
2


0 với z; y Dấu bằng xảy ra khi z=y
Vậy x
2
+ y
2
+ z
2

xy+ yz + zx
Dấu bằng xảy ra khi x = y =z
b)Ta xét hiệu
x
2
+ y
2
+ z
2
- ( 2xy 2xz +2yz )
= x
2
+ y
2
+ z
2
- 2xy +2xz 2yz
3
=( x y + z)
2
0
đúng với mọi x;y;z
R
Vậy x
2
+ y
2
+ z

2

2xy 2xz + 2yz đúng với mọi x;y;z
R
Dấu bằng xảy ra khi x+y=z
c) Ta xét hiệu
x
2
+ y
2
+ z
2
+3 2( x+ y +z )
= x
2
- 2x + 1 + y
2
-2y +1 + z
2
-2z +1
= (x-1)
2
+ (y-1)
2
+(z-1)
2

0
Dấu(=)xảy ra khi x=y=z=1
Ví dụ 2: chứng minh rằng :

a)
2
22
22






+

+ baba
;b)
2
222
33






++

++
cbacba
c) Hãy tổng quát bài toán
giải
a) Ta xét hiệu

2
22
22






+

+ baba

=
( )
4
2
4
2
2222
bababa ++

+
=
( )
abbaba 222
4
1
2222
+

=
( )
0
4
1
2
ba
Vậy
2
22
22






+

+ baba
Dấu bằng xảy ra khi a=b
b)Ta xét hiệu

2
222
33

++

++ cbacba
=
( ) ( ) ( )
[ ]
0
9
1
222
++ accbba
Vậy
2
222
33






++

++
cbacba
Dấu bằng xảy ra khi a = b =c
c)Tổng quát

2
21
22
2
2
1







+++

+++
n
aaa
n
aaa
nn
Tóm lại các bớc để chứng minh A

B tho định nghĩa
Bớc 1: Ta xét hiệu H = A - B
Bớc 2:Biến đổi H=(C+D)
2
hoặc H=(C+D)
2

+ .+(E+F)
2
Bớc 3:Kết luận A B
Ví dụ:(chuyên Nga- Pháp 98-99)
4
Chứng minh m,n,p,q ta đều có
m
2
+ n
2
+ p
2
+ q
2
+1 m(n+p+q+1)
Giải:
01
4444
2
2
2
2
2
2
2

++








++








++

+ m
m
qmq
m
pmp
m
nmn
m
01
2222
2222







+






+

+







m
q
m
p
m
n
m
(luôn đúng)
Dấu bằng xảy ra khi

=
=
=
=
01
2
0
2
0
2
0
2
m
q
m
p
m
n
m

=
=
=
=
2
2
2
2
m
m
q
m
p
m
n




===
=
1
2
qpn
m
Bài tập bổ xung
phơng pháp 2 : Dùng phép biến đổi tơng đơng
L u ý:
Ta biến đổi bất đẳng thức cần chứng minh tơng đơng với bất đẳng thức đúng hoặc bất đẳng thức đã đợc
chứng minh là đúng.

Chú ý các hằng đẳng thức sau:

( )
22
2
2 BABABA ++=+

( )
BCACABCBACBA 222
222
2
+++++=++

( )
3223
3
33 BABBAABA +++=+
Ví dụ 1:
Cho a, b, c, d,e là các số thực chứng minh rằng
a)
ab
b
a +
4
2
2
b)
baabba ++++ 1
22
c)

( )
edcbaedcba +++++++
22222
Giải:
a)
ab
b
a +
4
2
2

abba 44
22
+
044
22
+ baa

( )
02
2
ba
(bất đẳng thức này luôn đúng)
Vậy
ab
b
a +
4
2

2
(dấu bằng xảy ra khi 2a=b)
b)
baabba ++++ 1
22

)
)(21(2
22
baabba ++>++

012122
2222
+++++ bbaababa
5

0)1()1()(
222
++ baba
Bất đẳng thức cuối đúng.
Vậy
baabba ++++ 1
22
Dấu bằng xảy ra khi a=b=1
c)
( )
edcbaedcba +++++++
22222

( ) ( )
edcbaedcba +++++++ 44
22222



( ) ( ) ( ) ( )
044444444
22222222
+++++++ cacadadacacababa


( ) ( ) ( ) ( )
02222
2222
+++ cadacaba
Bất đẳng thức đúng vậy ta có điều phải chứng minh
Ví dụ 2:
Chứng minh rằng:
( )( ) ( )( )
4488221010
babababa ++++
Giải:
( )( ) ( )( )
4488221010
babababa ++++


128448121210221012
bbabaabbabaa ++++++

( ) ( )
0
22822228
+ abbababa

a
2
b
2
(a
2
-b
2
)(a
6
-b
6
)

0

a
2
b
2
(a
2

-b
2
)
2
(a
4
+ a
2
b
2
+b
4
)

0
Bất đẳng thứccuối đúng vậy ta có điều phải chứng minh
Ví dụ 3: cho x.y =1 và x.y
Chứng minh
yx
yx

+
22

22
Giải:
yx
yx

+

22

22
vì :x

y nên x- y

0

x
2
+y
2


22
( x-y)


x
2
+y
2
-
22
x+
22
y

0

x
2
+y
2
+2-
22
x+
22
y -2

0

x
2
+y
2
+(
2
)
2
-
22
x+
22
y -2xy

0 vì x.y=1 nên 2.x.y=2

(x-y-

2
)
2


0 Điều này luôn luôn đúng . Vậy ta có điều phải chứng minh
Ví dụ 4:
1)CM: P(x,y)=
01269
222
++ yxyyyx

Ryx ,
2)CM:
cbacba ++++
222
(gợi ý :bình phơng 2 vế)
3)choba số thực khác không x, y, z thỏa mãn:






++<++
=
zyx
zyx
zyx
111

1
Chứng minh rằng :có đúng một trong ba số x,y,z lớn hơn 1
(đề thi Lam Sơn 96-97)
Giải:
Xét (x-1)(y-1)(z-1)=xyz+(xy+yz+zx)+x+y+z-1
=(xyz-1)+(x+y+z)-xyz(
zyx
111
++
)=x+y+z - (
0)
111
>++
zyx
(vì
zyx
111
++
< x+y+z theo gt)


2 trong 3 số x-1 , y-1 , z-1 âm hoặc cả ba sỗ-1 , y-1, z-1 là dơng.
Nếủ trờng hợp sau xảy ra thì x, y, z >1

x.y.z>1 Mâu thuẫn gt x.y.z=1 bắt buộc phải xảy ra trờng hợp trên
tức là có đúng 1 trong ba số x ,y ,z là số lớn hơn 1
Ph ơng pháp 3 : dùng bất đẳng thức quen thuộc
A/ một số bất đẳng thức hay dùng
6
1) Các bất đẳng thức phụ:

a)
xyyx 2
22
+
b)
xyyx
+
22
dấu( = ) khi x = y = 0
c)
( )
xyyx 4
2
+
d)
2
+
a
b
b
a
2)Bất đẳng thức Cô sy:
n
n
n
aaaa
n
aaaa

321
321

++++
Với
0>
i
a
3)Bất đẳng thức Bunhiacopski

( )
( )
( )
2
2211
22
2
2
1
22
2
2
2

nnnn
xaxaxaxxaaa
+++++++++
4) Bất đẳng thức Trê- b-sép:
Nếu

CBA
cba



3
.
33
CBAcbacCbBaA ++++

++
Nếu





CBA
cba



3
.
33
CBAcbacCbBaA ++++

++
Dấu bằng xảy ra khi



==
==
CBA
cba
b/ các ví dụ
ví dụ 1 Cho a, b ,c là các số không âm chứng minh rằng
(a+b)(b+c)(c+a)

8abc
Giải:
Cách 1:Dùng bất đẳng thức phụ:
( )
xyyx 4
2
+
Tacó
( )
abba 4
2
+
;
( )
bccb 4
2

+
;
( )
acac 4
2
+


( )
2
ba +
( )
2
cb +
( )
2
ac +

( )
2
222
864 abccba =


(a+b)(b+c)(c+a)

8abc
Dấu = xảy ra khi a = b = c
ví dụ 2(tự giải): 1)Cho a,b,c>0 và a+b+c=1 CMR:
9

111
++
cba
(403-1001)
2)Cho x,y,z>0 và x+y+z=1 CMR:x+2y+z
)1)(1)(1(4 zyx

3)Cho a>0 , b>0, c>0
CMR:
2
3

+
+
+
+
+ ba
c
ac
b
cb
a
4)Cho x
0
,y
0
thỏa mãn
12 = yx
;CMR: x+y
5

1


ví dụ 3: Cho a>b>c>0 và
1
222
=++ cba
chứng minh rằng
3 3 3
1
2
a b c
b c a c a b
+ +
+ + +
Giải:
Do a,b,c đối xứng ,giả sử a

b

c







+

+

+

ba
c
ca
b
cb
a
cba
222
áp dụng BĐT Trê- b-sép ta có
7







+
+
+
+
+
++

+
+

+
+
+ ba
c
ca
b
cb
acba
ba
c
c
ca
b
b
cb
a
a .
3

222
222
=
2
3
.
3
1
=
2
1

Vậy
2
1
333

+
+
+
+
+ ba
c
ca
b
cb
a
Dấu bằng xảy ra khi a=b=c=
3
1
ví dụ 4:
Cho a,b,c,d>0 và abcd =1 .Chứng minh rằng :
( ) ( ) ( )
10
2222
+++++++++ acddcbcbadcba
Giải:
Ta có
abba 2
22
+

cddc 2
22
+
Do abcd =1 nên cd =
ab
1
(dùng
2
11
+
x
x
)
Ta có
4)
1
(2)(2
222
+=+++
ab
abcdabcba
(1) Mặt khác:
( ) ( ) ( )
acddcbcba +++++

=(ab+cd)+(ac+bd)+(bc+ad)
=
222
111
++

++






++






+
bc
bc
ac
ac
ab
ab
Vậy
( ) ( ) ( )
10

2222
+++++++++ acddcbcbadcba
ví dụ 5: Cho 4 số a,b,c,d bất kỳ chứng minh rằng:

222222
)()( dcbadbca ++++++
Giải: Dùng bất đẳng thức Bunhiacopski
tacó ac+bd

2222
. dcba ++
mà
( ) ( ) ( )
2222
22
2 dcbdacbadbca +++++=+++
( )
22222222
.2 dcdcbaba ++++++

222222
)()( dcbadbca ++++++
ví dụ 6 : Chứng minh rằng

acbcabcba ++++
222
Giải: Dùng bất đẳng thức Bunhiacopski
Cách 1: Xét cặp số (1,1,1) và (a,b,c) ta có

( )

( )
2
222222
.1.1.1)(111 cbacba ++++++


3
( )
( )
acbcabcbacba +++++++ 2
222222


acbcabcba ++++
222
Điều phải chứng minh Dấu bằng xảy ra khi a=b=c

Ph ơng pháp 4 : Sử dụng tính chất bắc cầu
L u ý: A>B và b>c thì A>c
0< x <1 thì x
2
<x
ví dụ 1:
Cho a, b, c ,d >0 thỏa mãn a> c+d , b>c+d
Chứng minh rằng ab >ad+bc
Giải:
8
Tacó

+>
+>
dcb
dca






>>
>>
0
0
cdb
dca


(a-c)(b-d) > cd


ab-ad-bc+cd >cd


ab> ad+bc (điều phải chứng minh)
ví dụ 2:
Cho a,b,c>0 thỏa mãn
3
5

222
=++
cba
Chứng minh
abccba
1111
<++
Giải:
Ta có :( a+b- c)
2
= a
2
+b
2
+c
2
+2( ab ac bc)

0


ac+bc-ab

2
1
( a
2
+b
2
+c

2
)


ac+bc-ab
6
5


1 Chia hai vế cho abc > 0 ta có
cba
111
+


abc
1
ví dụ 3
Cho 0 < a,b,c,d <1 Chứng minh rằng (1-a).(1-b) ( 1-c).(1-d) > 1-a-b-c-d
Giải:
Ta có (1-a).(1-b) = 1-a-b+ab
Do a>0 , b>0 nên ab>0


(1-a).(1-b) > 1-a-b (1)
Do c <1 nên 1- c >0 ta có


(1-a).(1-b) ( 1-c) > 1-a-b-c

(1-a).(1-b) ( 1-c).(1-d) > (1-a-b-c) (1-d)
=1-a-b-c-d+ad+bd+cd


(1-a).(1-b) ( 1-c).(1-d) > 1-a-b-c-d
(Điều phải chứng minh)
ví dụ 4
1- Cho 0 <a,b,c <1 . Chứng minh rằng

accbbacba
222333
3222 +++<++
Giải :
Do a < 1


1
2
<a
và
Ta có
( )
( )
01.1
2
< ba


1-b-

2
a
+
2
a
b > 0


1+
2
a
2
b
>
2
a
+ b
mà 0< a,b <1


2
a
>
3
a
,
2
b
>
3

b
Từ (1) và (2)

1+
2
a
2
b
>
3
a
+
3
b
Vậy
3
a
+
3
b
< 1+
2
a
2
b
Tơng tự
3
b
+
3

c
cb
2
1+

c
3
+
3
a

ac
2
1+
Cộng các bất đẳng thức ta có :

accbbacba
222333
3222 +++++
b)Chứng minh rằng : Nếu
1998
2222
=+=+ dcba
thì ac+bd =1998
(Chuyên Anh 98 99)
Giải:
Ta có (ac + bd)
2
+ (ad bc )
2

= a
2
c
2
+ b
2222
2 daabcdd
++
22
cb+
-
abcd2
=
9
= a
2
(c
2
+d
2
)+b
2
(c
2
+d
2
) =(c
2
+d
2

).( a
2
+ b
2
) = 1998
2
rỏ ràng (ac+bd)
2



( ) ( )
2
22
1998=++ bcadbdac


1998+ bdac
2-Bài tập : 1, Cho các số thực : a
1
; a
2
;a
3
.;a
2003
thỏa mãn : a
1
+ a
2

+a
3
+ .+a
2003
=1
c

hứng minh rằng :

a
2
1
+
2
2003
2
3
2
2
aaa +++
2003
1


( đề thi vào chuyên nga pháp 2003- 2004Thanh hóa )
2,Cho a;b;c
0

thỏa mãn :a+b+c=1(?)
Chứng minh rằng: (

8)1
1
).(1
1
).(1
1

cba
Ph ơng pháp 5: dùng tính chấtcủa tỷ số
Kiến thức
1) Cho a, b ,c là các số dơng thì
a Nếu
1>
b
a
thì
cb
ca
b
a
+
+
>
b Nếu
1<
b
a
thì
cb
ca

b
a
+
+
<
2)Nếu b,d >0 thì từ

d
c
db
ca
b
a
d
c
b
a
<
+
+
<<

`
ví dụ 1 :
Cho a,b,c,d > 0 .Chứng minh rằng

21 <
++
+
++

+
++
+
++
<
bad
d
adc
c
dcb
b
cba
a
Giải :
Theo tính chất của tỉ lệ thức ta có
10

dcba
da
cba
a
cba
a
+++
+
<
++
<
++
1

(1)
Mặt khác :
dcba
a
cba
a
+++
>
++
(2)
Từ (1) và (2) ta có
dcba
a
+++
<
cba
a
++
<
dcba
da
+++
+
(3)
Tơng tự ta có

dcba
ab
dcb
b

dcba
b
+++
+
<
++
<
+++
(4)

dcba
cb
adc
c
dcba
c
+++
+
<
++
<
+++
(5)

dcba
cd
bad
d
dcba
d

+++
+
<
++
<
+++
(6)
cộng vế với vế của (3); (4); (5); (6) ta có
21 <
++
+
++
+
++
+
++
<
bad
d
adc
c
dcb
b
cba
a
điều phải chứng minh
ví dụ 2 :
Cho:
b
a

<
d
c
và b,d > 0 .Chứng minh rằng
b
a
<
d
c
db
cdab
<
+
+
22
Giải: Từ
b
a
<
d
c
22
d
cd
b
ab
<


d

c
d
cd
db
cdab
b
ab
=<
+
+
<
2222
Vậy
b
a
<
d
c
db
cdab
<
+
+
22
điều phải chứng minh
ví dụ 3 : Cho a;b;c;dlà các số nguyên dơng thỏa mãn : a+b = c+d =1000
tìm giá trị lớn nhất của
d
b
c

a
+
giải : Không mất tính tổng quát ta giả sử :
c
a

d
b

Từ :
c
a

d
b


d
b
dc
ba
c
a

+
+

1
c
a

vì a+b = c+d
a, Nếu :b
998

thì
d
b
998




d
b
c
a
+

999
b, Nếu: b=998 thì a=1

d
b
c
a
+
=
dc
9991
+

Đạt giá trị lớn nhất khi d= 1; c=999
Vậy giá trị lớn nhất của
d
b
c
a
+
=999+
999
1
khi a=d=1; c=b=999
11
Ph ơng pháp 6: Phơng pháplàm trội
L u ý:
Dùng các tính bất đẳng thức để đa một vế của bất đẳng thức về dạng tính đợc tổng hữu hạn hoặc tích hữu
hạn.
(*) Phơng pháp chung để tính tổng hữu hạn :
S =
n
uuu +++
21
Ta cố gắng biến đổi số hạng tổng quát u
k
về hiệu của hai số hạng liên tiếp nhau:

1+
=
kkk
aau
Khi đó :

S =
( ) ( ) ( )
1113221

++
=+++
nnn
aaaaaaaa
(*) Phơng pháp chung về tính tích hữu hạn
P =
n
uuu
21
Biến đổi các số hạng
k
u
về thơng của hai số hạng liên tiếp nhau:

k
u
=
1+k
k
a
a

Khi đó P =
1
1
13

2
2
1

++
=
nn
n
a
a
a
a
a
a
a
a
Ví dụ 1 :
Với mọi số tự nhiên n >1 chứng minh rằng

4
31

2
1
1
1
2
1
<
+

++
+
+
+
<
nnnn
Giải:
Ta có
nnnkn 2
111
=
+
>
+
với k = 1,2,3, ,n-1
Do đó:
12

2
1
22
1

2
1
2
1

2
1

1
1
==++>++
+
+
+ n
n
nnnnn
VÝ dô 2 :
Chøng minh r»ng:

( )
112
1

3
1
2
1
1 −+>++++ n
n
Víi n lµ sè nguyªn
Gi¶i :
Ta cã
( )
kk
kkkk
−+=
++
>= 12

1
2
2
21
Khi cho k ch¹y tõ 1 ®Õn n ta cã
1 > 2
( )
12 −

( )
232
2
1
−>
………………

( )
nn
n
−+> 12
1
Céng tõng vÕ c¸c bÊt ®¼ng thøc trªn ta cã

( )
112
1

3
1
2

1
1 −+>++++ n
n
VÝ dô 3 :
Chøng minh r»ng
2
1
1
2
<
∑
=
n
k
k

Zn
∈∀
Gi¶i:
Ta cã
( )
kkkkk
1
1
1
1
11
2
−
−

=
−
<
Cho k ch¹y tõ 2 ®Õn n ta cã

1
1

3
1
2
1
1
1
11

3
1
2
1
3
1
2
1
1
2
1
222
2
2

2
<+++⇒
−
−
<
−<
−<
n
nnn
13
Vậy
2
1
1
2
<

=
n
k
k
Ph ơng pháp 7:
Dùng bất đẳng thức trong tam giác
L u ý: Nếu a;b;clà số đo ba cạnh của tam giác thì : a;b;c> 0
Và |b-c| < a < b+c ; |a-c| < b < a+c ; |a-b| < c < b+a
Ví dụ1: Cho a;b;clà số đo ba cạnh của tam giác chứng minh rằng
a, a
2
+b
2

+c
2
< 2(ab+bc+ac)
b, abc>(a+b-c).(b+c-a).(c+a-b)
Giải
a)Vì a,b,c là số đo 3 cạnh của một tam giác nên ta có






+<<
+<<
+<<
bac
cab
cba
0
0
0






+<
+<
+<

)(
)(
)(
2
2
2
bacc
cabb
cbaa
Cộng từng vế các bất đẳng thức trên ta có
a
2
+b
2
+c
2
< 2(ab+bc+ac)
b) Ta có a > b-c
222
)( cbaa >
> 0
b > a-c
222
)( acbb >
> 0
c > a-b
0)(
222
>> bacc
Nhân vế các bất đẳng thức ta đợc

( )
[ ]
( )
[ ]
( )
[ ]
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
bacacbcbaabc
bacacbcbacba
bacacbcbacba
+++>
+++>
>

222
222
2
2
2
2
2
2222
Ví dụ2: (404 1001)
1) Cho a,b,c là chiều dài ba cạnh của tam giác
Chứng minh rằng
)(2
222
cabcabcbacabcab ++<++<++

2) Cho a,b,c là chiều dài ba cạnh của tam giác có chu vi bằng 2
Chứng minh rằng
22
222
<+++ abccba
14
Ph ơng pháp 8: đổi biến số
Ví dụ1:
Cho a,b,c > 0 Chứng minh rằng
2
3

+
+
+
+
+ ba
c
ac
b
cb
a
(1)
Giải :
Đặt x=b+c ; y=c+a ;z= a+b ta có a=
2
xzy +
; b =
2
yxz +

; c =
2
zyx +
ta có (1)


z
zyx
y
yxz
x
xzy
222
+
+
+
+
+

2
3




3111 +++++
z
y
z
x

y
z
y
x
x
z
x
y


(
6)()() +++++
z
y
y
z
z
x
x
z
y
x
x
y
Bất đẳng thức cuối cùng đúng vì (
;2+
y
x
x
y

2+
z
x
x
z
;
2+
z
y
y
z
nên ta có điều phải chứng minh
Ví dụ2:
Cho a,b,c > 0 và a+b+c <1
Chứng minh rằng

9
2
1
2
1
2
1
222

+
+
+
+

+ abcacbbca
(1)
Giải:
Đặt x =
bca 2
2
+
; y =
acb 2
2
+
; z =
abc 2
2
+

Ta có
( )
1
2
<++=++ cbazyx

(1)
9
111
++
zyx
Với x+y+z < 1 và x ,y,z > 0
Theo bất đẳng thức Côsi ta có

++ zyx
3.
3
xyz

++
zyx
111
3. .
3
1
xyz



( )
9
111
.








++++
zyx
zyx

Mà x+y+z < 1
15
Vậy
9
111
++
zyx
(đpcm)
Ví dụ3:
Cho x
0
, y
0
thỏa mãn
12 = yx
CMR
5
1
+ yx

Gợi ý:
Đặt
ux =
,
vy =


2u-v =1 và S = x+y =
22
vu +

v = 2u-1 thay vào tính S min
Bài tập
1) Cho a > 0 , b > 0 , c > 0 CMR:
8
1625
>
+
+
+
+
+ ba
c
ac
b
cb
a
2)Tổng quát m, n, p, q, a, b >0
CMR

( )
( )
pnmpnm
ba
pc
ac
nb
cb
ma
++++

+
+
+
+
+
2
2
1


16
Ph ơng pháp 9: dùng tam thức bậc hai
L u ý :
Cho tam thức bậc hai
( )
cbxaxxf ++=
2
Nếu
0
<
thì
( )
0. >xfa

Rx

Nếu
0
=
thì

( )
0. >xfa

a
b
x
Nếu
0
>
thì
( )
0. >xfa
với
1
xx <
hoặc
2
xx >
(
12
xx >
)

( )
0. <xfa
với
21
xxx <<
Ví dụ1:
Chứng minh rằng

( )
036245,
22
>+++= yxxyyxyxf
(1)
Giải:
Ta có (1)


( )
0365122
22
>++ yyyxx

( )
36512
2
2
+=

yyy

( )
011
365144
2
22
<=
++=

y
yyyy
Vậy
( )
0, >yxf
với mọi x, y
Ví dụ2:
Chứng minh rằng

( )
( )
322242
44.22, xyxxyyxyxyxf >++++=
Giải:
Bất đẳng thức cần chứng minh tơng đơng với

( )
044.22
322242
>++++ xyxxyyxyx

( )
0414.)1(
2
2
222
>+++ yxyyxy
Ta có
( ) ( )
0161414

2
2
22
2
22
<=+=

yyyyy
Vì a =
( )
01
2
2
>+y
vậy
( )
0, >yxf
(đpcm)
Ph ơng pháp 10: dùng quy nạp toán học
17
Kiến thức:
Để chứng minh bất đẳng thức đúng với
0
nn >
ta thực hiện các bớc sau :
1 Kiểm tra bất đẳng thức đúng với
0
nn =
2 - Giả sử BĐT đúng với n =k (thay n =k vào BĐT cần chứng minh đợc gọi là giả thiết quy nạp )
3- Ta chứng minh bất đẳng thức đúng với n = k +1 (thay n = k+1vào BĐT cần chứng minh rồi biến đổi để

dùng giả thiết quy nạp)
4 kết luận BĐT đúng với mọi
0
nn >
Ví dụ1:
Chứng minh rằng

nn
1
2
1

2
1
1
1
222
<+++

1; > nNn
(1)
Giải :
Với n =2 ta có
2
1
2
4
1
1 <+
(đúng)

Vậy BĐT (1) đúng với n =2
Giả sử BĐT (1) đúng với n =k ta phải chứng minh
BĐT (1) đúng với n = k+1
Thật vậy khi n =k+1 thì
(1)


1
1
2
)1(
11

2
1
1
1
2222
+
<
+
++++
kkk
Theo giả thiết quy nạp


( )
1
1
2

1
11
2
)1(
11

2
1
1
1
2
2222
+
<
+
+<
+
++++
k
k
kkk



( )
k
k
kk
1
1

1
1
1
)1(
1

1
1
2
22
<
+
+
+
<
+
++




2
2
)1()2(
1
)1(
11
+<+<
+
++

kkk
k
k
k

k
2
+2k<k
2
+2k+1 Điều này đúng .Vậy bất đẳng thức (1)đợc
chứng minh
Ví dụ2: Cho
Nn
và a+b> 0
Chứng minh rằng
n
ba






+
2


2
nn
ba +

(1)
Giải
Ta thấy BĐT (1) đúng với n=1
Giả sử BĐT (1) đúng với n=k ta phải chứng minh BĐT đúng với n=k+1
Thật vậy với n = k+1 ta có
(1)


1
2
+






+
k
ba


2
11 ++
+
kk
ba


2

.
2
baba
k
+






+


2
11 ++
+
kk
ba
(2)


Vế trái (2)


242
.
2
1111 ++++
+

+++
=
++
kkkkkkkk
babbaabababa
18


0
42
1111

+++

+
++++ kkkkkk
bbaababa


( )
( )
0. baba
kk
(3)
Ta chứng minh (3)
(+) Giả sử a

b và giả thiết cho a

-b

a


b



k
k
k
bba



( )
( )
0. baba
kk
(+) Giả sử a < b và theo giả thiết - a<b


kkk
k
baba <<


( )
( )

0. baba
kk

Vậy BĐT (3)luôn đúng ta có (đpcm)
Ph ơng pháp 11: Chứng minh phản chứng
L u ý :
1) Giả sử phải chứng minh bất đẳng thức nào đó đúng , ta hãy giả sử bất đẳng thức đó sai và kết hợp với các
giả thiết để suy ra điều vô lý , điều vô lý có thể là điều trái với giả thiết , có thể là điều trái ngợc nhau .Từ đó
suy ra bất đẳng thức cần chứng minh là đúng
2) Giả sử ta phải chứng minh luận đề G

K
phép toán mệnh đề cho ta :

Nh vậy để phủ định luận đề ta ghép tất cả giả thiết của luận đề với phủ định kết luận của nó .
Ta thờng dùng 5 hình thức chứng minh phản chứng sau :
A - Dùng mệnh đề phản đảo :
G
K



19
B Phủ định rôi suy trái giả thiết :
C Phủ định rồi suy trái với điều đúng
D Phủ định rồi suy ra 2 điều trái ngợc nhau
E Phủ định rồi suy ra kết luận :
Ví dụ 1:
Cho ba số a,b,c thỏa mãn a +b+c > 0 , ab+bc+ac > 0 , abc > 0
Chứng minh rằng a > 0 , b > 0 , c > 0

Giải :
Giả sử a

0 thì từ abc > 0

a

0 do đó a < 0
Mà abc > 0 và a < 0

cb < 0
Từ ab+bc+ca > 0

a(b+c) > -bc > 0
Vì a < 0 mà a(b +c) > 0

b + c < 0
a < 0 và b +c < 0

a + b +c < 0 trái giả thiết a+b+c > 0
Vậy a > 0 tơng tự ta có b > 0 , c > 0
Ví dụ 2:
Cho 4 số a , b , c ,d thỏa mãn điều kiện
ac

2.(b+d) .Chứng minh rằng có ít nhất một trong các bất đẳng thức sau là sai:

ba 4
2
<

,
dc 4
2
<
Giải :
Giả sử 2 bất đẳng thức :
ba 4
2
<
,
dc 4
2
<
đều đúng khi đó cộng các vế ta đợc

)(4
22
dbca +<+
(1)
Theo giả thiết ta có 4(b+d)

2ac (2)
Từ (1) và (2)


acca 2
22
<+
hay
( )

0
2
<ca
(vô lý)
Vậy trong 2 bất đẳng thức
ba 4
2
<
và
dc 4
2
<
có ít nhất một các bất đẳng thức sai
Ví dụ 3:
Cho x,y,z > 0 và xyz = 1. Chứng minh rằng
Nếu x+y+z >
zyx
111
++
thì có một trong ba số này lớn hơn 1
Giải :
Ta có (x-1).(y-1).(z-1) =xyz xy- yz + x + y+ z 1
=x + y + z (
zyx
111
++
) vì xyz = 1
theo giả thiết x+y +z >
zyx
111

++
nên (x-1).(y-1).(z-1) > 0
Trong ba số x-1 , y-1 , z-1 chỉ có một số dơng
Thật vậy nếu cả ba số dơng thì x,y,z > 1

xyz > 1 (trái giả thiết)
Còn nếu 2 trong 3 số đó dơng thì (x-1).(y-1).(z-1) < 0 (vô lý)
Vậy có một và chỉ một trong ba số x , y,z lớn hơn 1
20
Phần iii : các bài tập nâng cao
1/dùng định nghĩa
1) Cho abc = 1 và
36
3
>a
. . Chứng minh rằng
+
3
2
a
b
2
+c
2
> ab+bc+ac
Giải
Ta có hiệu:
+
3
2

a
b
2
+c
2
- ab- bc ac
=
+
4
2
a
+
12
2
a
b
2
+c
2
- ab- bc ac
= (
+
4
2
a
b
2
+c
2
- ab ac+ 2bc) +

12
2
a
3bc
=(
2
a
-b- c)
2
+
a
abca
12
36
3

=(
2
a
-b- c)
2
+
a
abca
12
36
3

>0 (vì abc=1 và a

3
> 36 nên a >0 )
Vậy :
+
3
2
a
b
2
+c
2
> ab+bc+ac Điều phải chứng minh
2) Chứng minh rằng
a)
)1.(21
2244
+++++ zxxyxzyx
b) với mọi số thực a , b, c ta có

036245
22
>+++ baabba
c)
024222
22
+++ baabba
21
Giải :
a) Xét hiệu
H =

xxzxyxzyx 22221
222244
++++
=
( )
( ) ( )
22
2
22
1++ xzxyx
H

0 ta có điều phải chứng minh
b) Vế trái có thể viết
H =
( ) ( )
1112
22
+++ bba


H > 0 ta có điều phải chứng minh
c) vế trái có thể viết
H =
( ) ( )
22
11 ++ bba


H

0 ta có điều phải chứng minh
Ii / Dùng biến đổi t ơng đ ơng
1) Cho x > y và xy =1 .Chứng minh rằng

( )
( )
8
2
2
22


+
yx
yx
Giải :
Ta có
( ) ( )
22
22
22
+=+=+ yxxyyxyx
(vì xy = 1)



( )
( ) ( )
4.4

24
2
22
++=+ yxyxyx
Do đó BĐT cần chứng minh tơng đơng với

( ) ( ) ( )
224
.844 yxyxyx ++



( ) ( )
044
24
+ yxyx


( )
[ ]
02
2
2
yx
BĐT cuối đúng nên ta có điều phải chứng minh
2) Cho xy

1 .Chứng minh rằng

xyyx +

+
+
+ 1
2
1
1
1
1
22
Giải :
Ta có
xyyx +

+
+
+ 1
2
1
1
1
1
22


0
1
1
1
1

1
1
1
1
222









+

+
+








+

+ xyyyx

( )
( )
( )
( )
0
1.11.1
2
2
2
2

++

+
++

xyy
yxy
xyx
xxy



( )
( )
( )
( )
0

1.1
)(
1.1
)(
22

++

+
++

xyy
yxy
xyx
xyx
22



( ) ( )
( ) ( )
( )
0
1.1.1
1
22
2

+++

xyyx
xyxy

BĐT cuối này đúng do xy > 1 .Vậy ta có điều phải chứng minh
Iii / dùng bất đẳng thức phụ
1) Cho a , b, c là các số thực và a + b +c =1
Chứng minh rằng
3
1
222
++ cba
Giải :
áp dụng BĐT BunhiaCôpski cho 3 số (1,1,1) và (a,b,c)
Ta có
( ) ( )
( )
222
2
.111.1.1.1 cbacba ++++++



( )
( )
222
2
.3 cbacba ++++

3
1
222
++ cba
(vì a+b+c =1 ) (đpcm)
2) Cho a,b,c là các số dơng
Chứng minh rằng
( )
9
111
.






++++
cba
cba
(1)
Giải :
(1)


9111 ++++++++
a
c
a
c

c
b
a
b
c
a
b
a



93






++






++

++
b
c
c
b
a
c
c
a
a
b
b
a
áp dụng BĐT phụ
2+
x
y
y
x
Với x,y > 0
Ta có BĐT cuối cùng luôn đúng
Vậy
( )
9
111
.

++++
cba
cba
(đpcm)
Iv / dùng ph ơng pháp bắc cầu
1) Cho 0 < a, b,c <1 .Chứng minh rằng :

accbbacba
222333
3222 +++<++
Giải :
23
Do a <1


2
a
<1 và b <1
Nên
( ) ( )
0101.1
2222
>+> bababa
Hay
baba +>+
22

1
(1)
Mặt khác 0 <a,b <1


32
aa >
;
3
bb >



332
1 baa +>+
Vậy
baba
233
1 +<+
Tơng tự ta có

acca
cbcb
233
233
1
1
+<+
+<+

accbbacba
222333
3222 +++<++
(đpcm)
2) So sánh 31
11
và 17
14
Giải :
Ta thấy
11
31
<
( )
11
11 5 55 56
32 2 2 2= = <
Mặt khác
( )
14
56 4.14 4 14 14
2 2 2 16 17= = = <
Vởy 31
11
< 17
14

(đpcm)
V/ dùng tính chất tỉ số
1) Cho a ,b ,c ,d > 0 .Chứng minh rằng :

2 3
a b b c c d d a
a b c b c d c d a d a b
+ + + +
< + + + <
+ + + + + + + +
Giải :
Vì a ,b ,c ,d > 0 nên ta có

a b a b a b d
a b c d a b c a b c d
+ + + +
< <
+ + + + + + + +
(1)

b c b c b c a
a b c d b c d a b c d
+ + + + +
< <
+ + + + + + + +
(2)

d a d a d a c
a b c d d a b a b c d
+ + + +

< <
+ + + + + + + +
(3)
Cộng các vế của 4 bất đẳng thức trên ta có :

2 3
a b b c c d d a
a b c b c d c d a d a b
+ + + +
< + + + <
+ + + + + + + +
(đpcm)
2) Cho a ,b,c là số đo ba cạnh tam giác
Chứng minh rằng

1 2
a b c
b c c a a b
< + + <
+ + +
Giải :
Vì a ,b ,c là số đo ba cạnh của tam giác nên ta có a,b,c > 0
Và a < b +c ; b <a+c ; c < a+b
Từ (1)
2a a a a
b c a b c a b c
+
< =
+ + + + +
Mặt khác

a a
b c a b c
>
+ + +
24
Vậy ta có
2a a a
a b c b c a b c
< <
+ + + + +
Tơng tự ta có
2b b b
a b c a c a b c
< <
+ + + + +


2c c c
a b c b a a b c
< <
+ + + + +
Cộng từng vế ba bất đẳng thức trên ta có :

1 2
a b c
b c c a a b
< + + <
+ + +
(đpcm)
V/ ph ơng pháp làm trội :

1) Chứng minh BĐT sau :
a)
1 1 1 1

1.3 3.5 (2 1).(2 1) 2n n
+ + + <
+
b)
1 1 1
1 2
1.2 1.2.3 1.2.3 n
+ + + + <
Giải :
a) Ta có

( ) ( )
( )
2 1 (2 1)
1 1 1 1 1
.
2 1 . 2 1 2 (2 1).(2 1) 2 2 1 2 1
k k
n n k k k k
+

= =
ữ
+ + +

Cho n chạy từ 1 đến k .Sau đó cộng lại ta có

1 1 1 1 2 1
. 1
1.3 3.5 (2 1).(2 1) 2 2 1 2n n n

+ + + = <
ữ
+ +

(đpcm)
b) Ta có

( )
1 1 1 1 1 1
1 1
1.2 1.2.3 1.2.3 1.2 1.2.3 1 .n n n
+ + + + < + + + +

<
1 1 1 1 1 1
1 1 2 2
2 2 3 1n n n

+ + + + < <
ữ ữ ữ


(đpcm)
25