[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
PHẦN 13
PHẦN 13 AM GM BA SỐ
abc
Bài 1. Chứng minh rằng 1
(1 a)(1 b)(1 c) . Với a; b; c > -1
3
3
a, b, c 0
8
Bài 2. Cho
. Chứng minh rằng abc(a b)(b c )(c a )
.
729
a
b
c
1
Bài 3. Với x,y là các số thực thỏa mãn các điều kiện:
biểu thức:
0 x 3;0 y 4 . Tìm GTLN của
A (3 x)(4 y)(2 x 3 y) .
Bài 4. Chứng minh rằng với mọi số dương a, b, c ta luôn có
(1 a)(1 b)(1 c)
1
3
3
abc
Bài 5. *(B – 2007) Cho x, y, z > 0. Tìm GTNN của biểu thức:
𝑥 1
𝑦 1
𝑧
1
𝑥( + )+𝑦( + )+𝑧( + )
2 𝑦𝑧
2 𝑥𝑧
2 𝑥𝑦
Bài 6. Cho a, b, c 0 và a b c 3 Chứng minh
a2
b2
c2
1
a 2b 2 b 2c 2 b 2a 2
Bài 7. Cho các số thực dương a, b, c thỏa mãn điều kiện abc 1. Chứng minh rằng
1
a 1
2
b 1
2
1
b 1
2
c 1
2
1
1
.
c 1 a 1 2
2
2
Bài 8. Cho a, b, c là các số thực dương. Chứng minh rằng
4a 2 b 2 c2 4b 2 c2 a 2 4c2 a 2 b2
3
a b c
b c a
c a b
Bài 9. Cho a, b, c là các số thực dương tùy ý. Chứng minh rằng :
5a 2
4bc
5b 2
4ca
5c 2
4ab
3 a2
b2
c2
2
ab
bc
ca
(Trích đề thi chọn HS dự thi HSGQG Tỉnh Quảng Nam năm học 2014 – 2015)
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 1
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
PHẦN 13
PHẦN 13 AM GM BA SỐ
a b c (1 a) (1 b) (1 c)
Bài 1. Tách 1
. Sau đó áp dụng AM GM ba số
3
3
3
3
Bài 2. HD Cauchy 3 số abc và ba số (a + b), (b + c), (c + a) ta có Đpcm
Bài 3. Giải: Theo BĐT (I) ta có:
3
2(3 x).3(4 y ).(2 x 3 y )
(6 2 x) (12 3 y ) (2 x 3 y)
6
3
6 A 63 A 36 . Vậy GTLN của A bằng 36 khi x = 0 và y = 2.
Bài 4. Nhân ra, rút gọn và sử dụng AM GM ba số ta có Đpcm.
Bài 5.
P
1 1
x2 y 2 z 2 x
y
z
x2 y 2 z 2
2 2 2 yz zx xy
2 xyz
1
1
1
9
= (𝑥 2 + 𝑦 2 +𝑧 2 ) (1 +
+
)≥
2
𝑥𝑦𝑧 𝑥𝑦𝑧
2
Bài 6. Giai
Sử dụng biến đổi và BĐT AM-GM cho 3 số:
2
a2
2ab2
2ab2
2
3
a
a
a
(
ab
)
2
2
2
3
4
a 2b
a b b
3
3 ab
2
2
2
2
3
3
Tương tự và cộng vế tương ứng ta có VT a b c (ab) (bc) (ca) 3
3
Do đó ta cần chứng minh:
2
2
2
2
2
2
2
a b c (ab) 3 (bc) 3 (ca) 3 1 (ab) 3 (bc) 3 (ca) 3 3
3
2
3
Nhưng BĐT này đúng vì theo BĐT AM-GM a ab b 3(ab) (b, c tương tự)
Mặt khác ab bc ca
( a b c )3
3 nên ta có Đpcm
3
Kết quả của bài toán vẫn đúng khi thay đổi giả thiêt a b c 3 bởi ab bc ca 3 hoặc
a b c 3
Bài 7. Lời giải.
Để ý rằng theo bất đẳng thức Cauchy thì
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 1
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
1
a 1
Tương tự
2
b 1
2
1
b 1
2
c2 1
a 1
2
1
1
1
.
a b 2a 2 2ab 2a 2 2 ab a 1
2
2
1
1
1
,
.
2
2 bc b 1 c 1 a 2 1 2 ca c 1
1
Từ đó suy ra
PHẦN 13
b 1
2
1
b 1
2
c 1
2
1
c 1
2
a2 1
1
1
1
1
.
2 ab a 1 bc b 1 ca c 1
Vậy nếu ta chỉ ra được:
1
1
1
1 thì bài toán coi như giải quyết
ab a 1 bc b 1 ca c 1
xong.
Đặt x a, y 1, z ab, thì:
x
z ab
y 1 abc
a,
b,
c.
y
x a
z ab ab
Khi đó dễ thấy
1
1
y
,
ab a 1 x . z x 1 x y z
y x y
1
1
x
,
bc b 1 z . y z 1 x y z
x z x
1
1
z
.
ca c 1 y . x y 1 x y z
z y z
Cộng ba đẳng thức này lại, ta thu được ngay
1
1
1
1.
ab a 1 bc b 1 ca c 1
Bài toán được chứng minh xong. Đẳng thức xảy ra a b c 1.
Bài 8. Lời giải.
b2 c2
a
3 4
BĐT cần chứng minh tương đương với
a b c
bc
Áp dụng AM GM , ta có
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 2
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
b2 c2
a b c 3
PHẦN 13
b a b c c a
b a b
c c a
a b c
a b c
a b c
a c a
a a b
a
a
2
4
c a b
b c a
bc
bc
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a b c
Từ đó suy ra
ca
ca
1
2ca
1
2ca
ca
4a 4b c 9 2b c 2a b 9 2b c 2a b
1
ca
2ab a b c
9 2b c
2b c
9
Đẳng thức xảy ra khi a b c , hoặc a 2b và c 0 , hoặc các bộ hoán vị.
Bài 9. Lời giải
Bất đẳng thức cần chứng minh tương đương với
5a 2
5b 2
2 bc
5a 2
Hay
5a
Hay
4bc
2
5c 2
2 ca
4ab
5b 2
4bc
2 bc
5b
2
b2
5a 2
c2
4ca
4bc
2 ab
5c2
2 ca
5c
5a 2
1
3 a2
4ca
2
4ab
3 a2
b2
c2
3 a2
b2
c2
2 ab
5b 2
2 bc
5c2
5b 2
4ca
2 ca
c2
8a 2
3b 2
5c 2
4ab
1
2 ab
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta có
2 5a 2
4 bc. 3 a
2 a2
2
b2
b
2
c2
c
2
4bc. 3 a 2
4.3 bc 3 a 2
b2
b2
c2
2 3a 2
3c 2
3b 2
3
4bc
3c2
9bc
3
3bc
Cộng theo vế hai bất đẳng thức trên ta được
2
5a 2
4bc
2 bc
3 a2
b2
c2
10a 2
5b 2
5c 2
10bc
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 3
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
PHẦN 13
10a 2
Suy ra
5a 2
2
4bc
5b2
Lại có 10bc
2 bc
3 a2
b2
10a 2
5b2 5c2
10a 2
c2
10bc
5c2 nên ta được
10a 2
5b2 5c2
10a 2
10a 2
10b2
10a 2
10bc
10c2
a2
a2
b2
c2
Do đó ta được
10a 2
5a 2
2
4bc
3 a2
2 bc
b2
c2
a2
a2
b2
c2
Chứng minh hoàn toàn tương tự ta được
5a 2
1
3 a2
a2
b2
a2
b2
5a 2
c2
c2
a2
b2
b2
5b 2
4bc
c2
5b 2
2 bc
a2
c2
b2
c2
4ca
5c 2
2 ca
5c 2
4ab
2 ab
1.
Vậy bất đẳng thức được chứng minh xong.
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a
b
c.
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 4
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
PHẦN 14
PHẦN 14 NÂNG CAO 2
Bài 1. Cho a, b, c là ba số thực dương tùy ý. Chứng minh rằng :
a ab 3 abc
3
a b c
4
(Trích đề thi tuyển sinh lớp 10 chuyên Tin – Toán Tỉnh Tiền Giang năm 2014 – 2015)
Bài 2. Cho a, b, c là các số thực dương thỏa mãn 6a
biểu thức :
B
a
1
2
3
2
2
2
1
b
4
c
3b 2c
abc. Tìm giá trị lớn nhất của
9
(Trích đề thi tuyển sinh lớp 10 chuyên Toán Tỉnh Phú Thọ năm 2014 – 2015)
Bài 3. Cho a, b, c là các số thực không âm. Chứng minh rằng :
a 2 b 2 c 2 3 3 abc 2 ab bc ca
2
(Trích đề thi tuyển sinh lớp 10 chuyên Toán Tỉnh Nghệ An năm 2014 – 2015)
Bài 4. Cho ba số dương a, b, c thỏa mãn điều kiện
a
1 b
b
1 c2
2
c
1 a2
1
a
ab
1
b
bc
2
1
c
3 . Chứng minh rằng :
ca
3
(Trích đề thi tuyển sinh lớp 10 chuyên Toán Tỉnh Ninh Bình năm 2015 – 2016)
Bài 5. Cho a, b, c là đội dài ba cạnh của một tam giác thỏa mãn điều kiện 2c
b
abc.
Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức :
S
3
b c a
c
4
a b
a
5
b c
(Trích đề thi tuyển sinh lớp 10 chuyên Toán Tỉnh Bắc Ninh năm 2014 – 2015)
Bài 6. Cho các số dương x, y, z thỏa mãn x( x 1) y( y 1) z z 1 18.
Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức :
B
1
x y 1
1
y z 1
z
1
x 1
(Trích đề thi tuyển sinh lớp 10 chuyên Toán Tỉnh Thái Bình năm 2014 – 2015)
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 1
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
PHẦN 14
1
x2
Bài 7. Cho x, y, z là các số thực dương thỏa mãn
biểu thức: P
y2z 2
x(y 2 z 2 )
z2x 2
y(z 2 x 2 )
1
y2
1
z2
1 . Tìm giá trị nhỏ nhất của
x 2 y2
z(x 2 y 2 )
(Trích đề thi tuyển sinh chuyên Toán Tỉnh Phú Thọ năm 2015 – 2016)
Bài 8. Cho x, y, z là các số thực dương thỏa mãn x
1
x 3 y 5z
1
y 3z 5 x
y
3 2 . Chứng minh rằng :
z
1
z 3x 5 y
3
4
(Trích đề thi tuyển sinh chuyên Toán Tỉnh Bình Thuận năm 2015 – 2016)
Bài 9. Cho a, b, c là các số thực dương thỏa mãn a
1; b
(a 1)(b 1)(c 1)
2;a
b
c
6 . Chứng minh rằng :
4 abc
(Trích đề thi HSG tỉnh Bắc Giang năm 2014 – 2015)
Bài 10. Cho a, b, c là các số thực dương thỏa mãn ab
a
b c
a 2 bc
b
c
b2
a
ca
c
bc ca
3 . Chứng minh rằng :
a
c2
3
abc
b
ab
(Trích đề thi HSG tỉnh Bắc Giang năm 2013 – 2014)
Bài 11. Cho các số thực dương x, y, z thỏa mãn x + y + z = 3. Chứng minh rằng :
2x 2
y2 z 2
4 yz
2y 2
z2 x 2
4 zx
2z 2
x 2 y2
4 xy
4xyz
(Trích đề thi HSG tỉnh Phú Thọ năm 2013 – 2014).
Bài 12. Cho ba số thực không âm a, b, c. Chứng minh rằng
a
2
b2 c2 4 a b c a b b c c a .
2
Bài 13. Cho a, b, c là các số thực dương thỏa mãn ab bc ca abc 4.
Chứng minh rằng:
ab bc ca 3.
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 2
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
PHẦN 14
PHẦN 14 NÂNG CAO 2
Bài 1.
Sử dụng bất đẳng thức Cauchy ta có :
ab
a
2. .b
4
a
4
Do đó ta có a
3
b; abc
3
ab
3
abc
a
4
a
.b.4c
4
a
4
a
b
4c
3
a
4
b
b
4c
4 a
b
3
3
c
.
Bài toán được chứng minh xong.
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a
Bài 2.
0.
Lời giải
6
bc
Giả thiết của bài toán viết lại thành
Đặt a
4b 16c
1
;b
x
2
;c
y
3
ca
2
ab
3
, khi đó ta được x; y;z
z
1.
0 thỏa mãn xy
yz
zx
1
Biểu thức B được viết lại thành
x
B
Để ý đến giả thiết xy
yz
Khi đó ta được
x2
1
x
x2
x2
y2
1
z
z2
1
1
1 ta có
zx
x2
y
xy
yz
zx
x
y z
x
x
x
1
y z
x
Hoàn toàn tương tự ta được
x
B
x
y z
y
x
x
y z
z
y
z
y z
x
Áp dụng bất đẳng thức cauchy ta được
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 1
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
PHẦN 14
x
x
y z
x
1 x
2 x y
y
1 y
2 y z
x
1 z
2 z x
y
x
y z
z
z
y z
x
z
x
y
x
y
z
y
z
Cộng vế theo vế các bất đẳng thức trên ta được
x
B
x
y
y z
x
Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi a
Vậy giá trị lớn nhất của B là
Bài 3.
Đặt x
x
3;b
z
y z
2 3;c
y
z
y z
3
.
2
x
3 3.
3
.
2
Lời giải
3
Suy ra a 2
a2 ; y
3
b2 ; z
x 3 ;b2
3
y3 ;c2
c2 .
z3
x 3 ;b
a
y3 ;c
z3 với x; y; z
x 3 y3
y 3z 3
0.
Bất đẳng thức cần chứng minh trở thành
x3
y3
z3
3xyz
2
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta được xy x
y
Tương tự ta có yz y
2 z 3x 3
z
2 y3z3 ;zx z
x
z3x 3
2 x 3y3
2xy xy
Cộng theo vế các bất đẳng thức trên ta được
xy x
y
yz y
z
zx z
x
x 3 y3
2
y 3z 3
z 3x 3
Như vậy phép chứng minh sẽ hoàn tất nếu ta chỉ ra được
x3
y3
z3
3xyz
x
Vì vai trò các biến bình đẳng nên có thể giả sử x
y
yz y
y
z
z
zx z
x
0.
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 2
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
Khi đó x x
Suy ra x 3
y
2
y3
2
z y z
z3
3xyz
z
x
x
y x
y
yz y
PHẦN 14
y y z
z
0
zx z
x .
Vậy bất đẳng thức được chứng minh.
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a
Bài 4.
b
c
0.
Lời giải
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta được
1
a
3
1
b
1
c
9
b
a
a
b
c
ab2
2b
a
ab
2
c
3
Biến đổi và áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta được
a
1 b
Hoàn toàn tương tự ta được
ab2
1 b2
a
2
b
1 c2
a
bc c
;
2 1 a2
b
ca
2
c
Khi đó ta được
a
1 b
2
b
1 c2
c
1 a2
ab
bc
2
ca
a
b
c
3
c
1
a b
Vậy bất đẳng thức được chứng minh.
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a
Bài 5.
b
Lời giải
Từ giả thiết ta có a
b
c
0; b
c
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy dạng
S
1
b c a
2 4 6
c b a
Mà 2c
c 1.
b
abc
c
a
1
x
a
1
y
4
x
b
y
ta được
2
2
b
a nên kết hợp với bất đẳng thức Cauchy ta được
a
1
b c
0.
1
a b
1
c
1
b c a
0;c
3
a
1
b c
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 3
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
S
Dấu bằng xảy ra khi a
b
c
6
a
2a
PHẦN 14
2 2a.
6
a
4 3.
3.
Vậy giá trị nhỏ nhất của S là 4 3.
Bài 6.
Lời giải
Ta biến đổi giả thiết
x x 1
y y 1
z z 1
Áp dụng một đánh giá quen thuộc ta được x
Hay 0
x
y
z
1
x y 1
1
y z 1
1
a
1
z x 1
Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi x
Vậy giá trị nhỏ nhất của B là
Bài 7.
y
z
y2
2
z2
3(x 2
18
y2
x
z2 )
y
z
54 3 x
y
z
6.
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy dạng
B
x2
18
y
1
b
1
c
a
9
y z
2 x
z
9
b
c
ta được
9
2.6 3
3
3
.
5
2.
3
.
5
(Trích đề thi tuyển sinh chuyên Toán Tỉnh Phú Thọ năm 2015 – 2016)
Lời giải
1
Ta có P
x
Đặt a
1
;b
x
1
z2
1
1
y2
1
;c
y
P
y
1
z2
1
x2
1
thì a;b;c
z
a
b2
1
1
x2
1
y2
0 và a 2
b2
z
b
c2
c2
c
a2
a2
b2
c2
1 . Khi đó ta được
a2
a 1 a2
b2
b 1 b2
c2
c 1 c2
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho ba số dương ta có
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 4
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
2
a 1 a
2 2
1 2a 2
2
1 2
.2a 1 a 2 1 a 2
2
2
a 1 a2
3 3
a2
a 1 a2
1 a2
3
3 3b 2
c2
;
2
c 1 c2
b2
c2
3 3
2
3 3
.
2
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi x
Bài 8.
4
27
3 3c 2
2
3 3 2
a
2
Cộng vế theo vế các bất đẳng thức trên ta được P
Vậy giá trị nhỏ nhất của P là
3
1 a2
3 3a 2
2
b2
b 1 b2
Hoàn toàn tương tự ta được
PHẦN 14
y
z
3.
Cách 1. Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta được
2 8x 3y
5z
8x
3y
1
5z
4 2
4 2
8x 3y 5z
x 3y
5z
5x
4 2
1
;
8y 3z 5x z 3x 5y
2 8x 3y
5z
Hoàn toàn tương tự ta được
1
y 3z
4 2
8z 3x 5y
Cộng vế theo vế các bất đẳng thức trên ta được
1
x 3y
1
5z
y 3z
4 2
8x 3y 5z
1
5x
z 3x
4 2
8y 3z 5x
5y
4 2
8z 3x 5y
Mà theo bất đẳng thức Cauchy ta có
4 2
8x 3y 5z
Suy ra
4 2
8y 3z 5x
1
x 3y
4 2
8z 3x 5y
1
5z
y 3z
9.4 2
16 x y z
1
5x
z 3x
5y
36 2
16.3 2
3
4
3
4
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 5
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
PHẦN 14
Vậy bất đẳng thức được chứng minh.
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi x
y
z
2.
Cách 2. Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta được
1
1
x 3y
5z
1
y 3z
5x
z 3x
5y
z 3x
5y
9
x 3y
5z
y 3z
5x
Mà theo bất đẳng thức Bu-nhia-cốp-xki ta được
x 3y
5z
3 x 3y
y 3z
5z
5x
y 3z
z 3x
5y
z 3x
5y
zx
x
5x
Mà theo một đánh giá quen thuộc thì 3 xy
yz
24 xy
y
z
2
yz
zx
18
Do đó ta được
x 3y
Suy ra
1
5z
y 3z
1
x 3y
5z
y 3z
5x
5x
z 3x
5y
1
9
12
3
4
z 3x
5y
8.18
12
Vậy bất đẳng thức được chứng minh.
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi x
Bài 9.
y
z
2.
Lời giải
Bất đẳng thức cần chứng minh tương đương với
1
1
1
a
1 1
a b
1
1
1
1
4 1
b
c
a
1 a b c 1
3
c
abc
1
b
1
a
1
c
1
b
1
1
ab bc
1
7
c abc
1
ca
1
abc
4
3
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta được
a
b
2
2
ab b
;
2 2
c
3
2
bc
6
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 6
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
Do đó ta được 6
b
2
a
Suy ra ta có ab2c3
b
2
c
3
2c
3
ab
2
2
108 , mà theo giả thiết a
Suy ra ta có 216 108a 2b
ab2c3a 2b
PHẦN 14
bc
6
2
3
63
2; suy ra a 2b
1; b
abc
2c
3
abc
ab 2c3
108
2
6
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy và các giả thiết ta lại có
1
a
2
b
3
c
33
6
abc
3;
2
a
1
b
1
2
2
5 3.7
;
2 abc
3.7
6
7
2
Cộng vế theo vế các bất đẳng thức trên ta được
3
1 1 1
7
a b c abc
1 1 1
7
a b c abc
3
5
2
7
2
3
Vậy bất đẳng thức được chứng minh.
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a
1; b
2;c
3.
Bài 10. Lời giải
Cách 1. Ta có a
giả thiết ab
b
a
2
bc ca
a2
c
bc
ab ac
. Khi đó áp dụng bất đẳng thức Cauchy và chú ý đến
a 2 bc
a.
3 ta có
bc
ab2c2
3abc
1
abc
a.
a2
bc
abc(3 bc)
abc(ab
ac)
Do đó ta được
ab ac
a 2 bc
ab ac
a 2 bc
1
bc
a
b
a
2
c
bc
1
bc
Áp dụng hoàn toàn tương tự ta được
b
c
b2
a
ca
1
a
;c 2
c
ca
b
ab
1
ab
Cộng vế theo vế các bất đẳng thức trên ta được
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 7
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
a
b c
a 2 bc
c
b2
b
PHẦN 14
a
ca
a
c2
b
ab
a
abc
a
b
c
b
abc
c
Phép chứng minh sẽ hoàn tất nếu ta chỉ ra được
a
b
abc
c
3
abc
c
3
Đánh giá cuối cùng là một đánh giá đúng vì
3
ab
bc
ca
abc
a
b
c
Vậy bất đẳng thức được chứng minh.
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a
b
c 1.
Cách 2. Áp dụng bất đẳng thức Bu-nhia-cốp-xki ta được
2
b
a
a
2
c
bc
c
b 2
b
a
ca
a
c 2
c
b
ab
a
b
c
ab ac
a 2 bc
bc
b2
ab
ca
ca
c2
cb
ab
Ta cần chứng minh
a
b
abc
ab ac
a 2 bc
c
2
a
Dễ thấy abc a
b
c
b
bc
b2
ab
ca
ab ac
a 2 bc
c
1
ab
3
ca
c2
bc
b2
bc
cb
ab
ab
ca
ca
3
abc
ca
c2
2
2
cb
ab
9
3
2
Và cũng từ giả thiết ta suy ra abc 1 . Do đó ta được abc
a
b
c
3.
Như vậy phép chứng minh sẽ hoàn tất nếu ta chỉ ra được
ab ac
a 2 bc
bc
b2
ab
ca
ca
c2
cb
ab
3
Thật vậy, biến đổi tương đương bất đẳng thức trên ta được
ab ac
bc ab
ca cb
1
1
1 0
2
2
a bc
b ca
c2 ab
(a b)(a c) (b c)(b a) (c a)c b)
a 2 bc
b 2 ca
c2 ab
0(*)
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 8
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
Không mất tính tổng quát giả sử a
b
c
PHẦN 14
0
Như vậy (*) luôn đúng với điều kiện đó.
Vậy bất đẳng thức được chứng minh.
Bài 11. Lời giải
Cách 1. Theo bất đẳng thức Cauchy ta có 2x 2
y2
z2
2x y
z
Tương tự ta có 2y2
x2
y2
2z x
y
z(x y)
4 xy
2xyz
z2
Do đó ta sẽ chứng minh
x2
z ;2z 2
2y x
x(y z)
4 yz
y(z x)
4 zx
Bất đẳng thức này tương đương với
y
(4
Ta có
y
(4
z
yz)2yz
z
x
(4 zx)2zx
x
(4
2 yz
z
yz)2yz
2
y
xy)2xy
1
1
yz 2
yz 2yz
2
yz
yz 2
yz
2
Dễ thấy 0
2
yz
yz
1 1 nên
yz 1
1
2
yz
1
yz 2
2
yz
yz
Hoàn toàn tương tự có
y
z
(4 yz)2yz
z
x
(4 zx)2zx
x
y
(4 xy)2xy
1
2
1
yz
2
1
zx
2
xy
Theo một đánh giá quen thuộc thì
1
2
1
yz
2
1
zx
2
9
xy
6
9
xy
yz
x
(4 zx)2zx
x
zx
6
x
y
z
1
Do đó suy ra
y
(4
z
yz)2yz
z
(4
y
xy)2xy
1
Vậy bất đẳng thức được chứng minh.
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 9
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi x
y
z
PHẦN 14
1.
Cách 2. Gọi vế trái của bất đẳng thức là P. Khi đó biến đổi P như sau :
x2
4 yz
P
y2
4 zx
z2
4 xy
x2
y2
z2
1
4
yz
1
1
4 zx
4 xy
Theo bất đẳng thức Bu-nhia-cốp-xki dạng phân thức ta có
x2
4 yz
1
4 yz
y2
4 zx
1
4 zx
z2
4 xy
1
4 xy
2
x y z
12 (xy yz zx)
9
12(xy yz zx)
Do đó ta được
2
9 x 2 y2 z2
x y z
P
12 (xy yz zx) 12(xy yz zx)
3(xy yz zx)
9(xy yz zx)
12 (xy yz zx) 12 (xy yz zx)
12(xy yz zx)
12 (xy yz zx)
Đặt
3
xyz
x
t
y
3
z
36 3 x 2 y 2z 2
12 3 3 x 2 y 2z 2
1. Khi đó ta có
36t 2
12 3t 2
4t 3
12t 2 (t 1)(t 2
t
3)
0
z2
y2 x 2 z 2
xyz(4 yx)
Đánh giá cuối cùng luôn đúng.
Bất đẳng thức được chứng minh xong.
Cách 3. Ta viết lại bất đẳng thức cần chứng minh thành
P
x2
y2 x 2 z 2
xyz(4 yz)
x2
y2 y2 z 2
xyz(4 xz)
4
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta có
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 10
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
P
2
2xy 2xz
xyz(4 yz)
2xy 2yz
xyz(4 xz)
y z
yz(4 yz)
x z
xz(4 xz)
1
z(4
yz)
PHẦN 14
2xz 2yz
xyz(4 yx)
x y
xy(4 xy)
1
1
x(4 zx)
y(4 xy)
1
2
y(4
yz)
1
1
z(4 zx)
x(4 xy)
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta có
1
z(4
yz)
1
1
x(4 zx)
y(4 xy)
1
1
z(4 zx)
x(4 xy)
1
y(4
Do đó ta được P
yz)
3
3
3
xyz(4
3
yz)(4 zx)(4 xy)
xyz(4
3
yz)(4 zx)(4 xy)
12 3 3
yz)(4 zx)(4 xy)
3xyz(4
Mặt khác ta lại có
3xyz(4
Mà
1
x
1
y
1
z
x
9
y
3xyz 12 xz
4
yz)(4 zx)(4 xy)
3
z
xy
suy ra 3xyz(4 yz)(4 zx)(4 xy)
yz zx
xyz
81
P
3
3xyz
12 3 3
33 3
4.
xy
xy
yz
yz
zx
y
z
4
0
Như vậy bất đẳng thức được chứng minh.
Cách 4. Đặt vế trái của bất đẳng thức là P.
Với x, y, z
0
yz
y
z
2
x
4
Tương tự ta cũng có 4 zx
0;4
y z
4
xy
2
9
4
4
yz
0
0
Áp dụng bất đẳng thức Bu-nhia-cốp-xki ta có
4 x2
2x 2
x2
y2
z2
y2 z 2
4 yz
x
x
y
2x y z
4(4 yz)
z
2
2x
2
2
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 11
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
PHẦN 14
Hoàn toàn tương tự ta có
2y2
2
z2 x 2
4 zx
x 2y z 2z 2 y2 x 2
;
4(4 zx)
4 yx
y2 z 2
4 yz
2x y z
4(4 yz)
x y 2z
4(4 xy)
2
Do đó ta được
2x 2
P
2
x 2y z
4(4 zx)
2
x y 2z
4(4 xy)
2
Q
Mặt khác theo bất đẳng thức Cauchy
2x y z
4(4 yz)
x 2y z
4(4 zx)
x y 2z
4(4 xy)
2
2
4
4
9
2
yz
yz
2
2x
3
y
z
2
x 2y z 4
. 4 zx
4(4 zx) 9
2
2y
3
z
x
2
x y 2z 4
. 4
4(4 xy) 9
2
2z
3
x
y
2
4
4 zx
9
2
2
2x y z 4
. 4
4(4 yz) 9
2
4
4
9
xy
xy
Cộng vế theo vế các bất đẳng thức trên ta được
Q
4
12
9
xy
yz
8
x
3
zx
y
z
Q
Bất đẳng thức trên ta sẽ chứng minh được nếu chỉ ra được
8
3
4
xy
9
yz
zx
y
z xy
4xyz
Thật vậy, ta viết lại bất đẳng thức thành
8
x
81
y
z
3
4
x
27
yz
zx
4xyz
Sử dụng bất đẳng thức Cauchy ta có
x
Suy ra
8
x
81
y
z
3
4
x
27
y
z
y
3 3 xyz; xy
z xy
yz
yz
zx
zx
3 3 x 2 y 2z 2
4xyz
Vậy bất đẳng thức được chứng minh xong.
Bài 12. Lời giải.
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 12
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
PHẦN 14
Do vai trò của các biến a, b, c có tính hoán vị vòng quanh nên không mất tính tổng quát, ta có
thể giả sử b nằm giữa a và c.
Nếu a b c thì a b b c c a 0 nên bất đẳng thức đã cho hiển nhiên đúng. Xét
trường hợp c b a. Khi đó 4xy x y , ta có
2
4 a b c a b b c c a 4. a b c b a . c b c a
a b c b a c b c a .
2
Từ đó bài toán được quy về chứng minh
a 2 b2 c2 a b c b a c b c a
a 2a 2c b 0 (đúng do c b a 0 ).
Bài 13. Lời giải.
Ta có
ab bc ca abc 4 abc 2 ab bc ca 4 a b c 8
12 ab bc ca 4 a b c
a 2 b 2 c 2 a 2 b 2 b 2 c 2 c 2 a 2
1
1
1
1
.
a2 b2 c2
Tồn tại các số dương m, n, p sao cho a
2m
2n
2p
, b
, c
.
np
pm
mn
Ta cần chứng minh
2m . 2n
2n . 2p
2p . 2m
3
np pm
pm mn
mn np
2
m . n
n . p
p . m
2
2
3.
pm np
mn mp
np mn
Sử dụng bất đẳng thức Cauchy, ta có
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 13
[AM GM – CT0 – CT1 – CT2 – Thầy Hồng Trí Quang]
PHẦN 14
2
m . n
m
n
,
mp np mp np
2
n . p
n
p
,
mn mp mn mp
2
p . m
p
m
.
np mn np mn
Cộng ba bất đẳng thức này lại theo vế, ta được
2
m . n
n . p
p . m
mn np mp
2
2
3.
mp np
mn mn
np mn mn np mp
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a b c 1.
Nhận xét. Khi các số a, b, c thỏa mãn abc 1 ta thường đổi biến a
x
z
y
,b ,c .
y
x
z
01234-64-64-64
Thầy Hồng Trí Quang
HOCMAI THCS & Tiểu Học
Trang | 14