1
1
1 729
1 3 1 3 1 3
Chứng minh rằng: a b c 512
Trong đó a, b, c là các số thực dương thỏa mãn: a + b + c = 6.
Lời giải.
1
1
1 729 729
1 3 1 3 1 3
a b c 512 512
1
1
1
1 1 1 1
A 1 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
a b c a b b c c a a b c
Áp dụng bất đẳng thức Cô – si cho hai tổng trong dấu ngoặc ta được:
3
3
1
1
A 1
2 2 2 3 3 3 1
abc a b c a b c abc
3
Lại theo bất đẳng thức Cô – si ta được:
A 1
3
3
1
1
2 2 2 3 3 3 1
abc a b c a b c abc
3
abc
1
1
.
8, hay
3
abc 8
Lại theo BĐT Cô – si ta có: abc
3
3
1
729
Suy ra: A 1
. Đẳng thức xảy ra khi a = b = 2.
8 512
2) (Chuyên Lê Hồng Phong Nam Định 2004)
Cho ba số a, b, c thỏa mãn: 0 a 2, 0 b 2, 0 c 2 và a + b + c = 3. Chứng
minh rằng: a3 + b3 + c3 9.
Lời giải. Giải sử a = max(a, b, c) ; c = min(a, b, c).
0 c 1 a 2.
1 a 2 (a 2)(a 1) 0 a 2 3a 2
3
2
3
Vì a + b + c = 6 ⇒ a 3a 2a 3(3a 2) 2a 7a 6 a 7a 6. (1)
(2)
Mặt khác: 0 c 1 c3 c.
(3)
Nếu 0 b 1 b b
Từ (1), (2) và (3) ta được: a3 + b3 + c3 7a – 6 + c + b = 6a – 3 9
Nếu 1 b 2 thì tương tự ta có: b3 7b – 6 (4)
Từ (1), (2) và (4) ta được:
a3 + b3 + c3 7a + c + 7b – 12 = 21 – 6c - 12 9.
Vậy a3 + b3 + c3 9.
3) Cho a, b, c là các số dương. Chứng minh rằng:
3
a
b
c
1
a (a b)(a c) b (b c)(b a ) c (c a )(c b)
Bài làm. Áp dụng BĐT Bu-nhi-a-cốp-xki cho hai cặp số: ( a , b ) và ( c , a ) ta
có: (b c)(b a) ( ac ab )2 ab ac ,
Do đó: a (b c)(b a) a ab ac , và
a
a
a
a (a b)(a c) a ab bc
a b c
1
b
b
,
b
(
b
c
)(
b
a
)
a
b
c
Tương tự ta có:
c
c
c (c a )(c b)
a b c
Cộng theo vế các BĐT trên ta được:
a
b
c
a (a b)(a c) b (b c)(b a) c (c a)(c b)
a
b
c
a b c
1
a b c
a b c
a b c
a b c
Vậy bất đẳng thức đã cho được chứng minh.
Bất đẳng thức Bu-nhi-a-cốp-xki trở thành đẳng thức khi a2 = bc , b2 = ac, c2 = ab
, suy ra a = b = c.
Vậy dấu “=” của Bất đẳng thức xảy ra khi a = b = c.
3) Cho x, y, z là các số thực thỏa mãn các điều kiện sau: x + y + z = 0,
x 1 0, y 1 0, y 4 0 . Hãy tìm giá trị lớn nhất của biểu thức:
Q
x
y
z
x 1 y 1 z 4
Lời giải. Đặt a x 1, b y 1, c z 4 thì a > 0 , b > 0, c > 0 và a + b + c = 4
a 1 b 1 c 4
1 1 4
4
4
16
8
1 1 4
3 ; S
a
b
c
a b c a b c a bc 3
a b c
8 1
Q 3 S 3 .
3 3
1
1
Vậy MaxA = khi x = y =
và z = 1.
3
2
Q
3) (Trích đề Chuyên sư phạm Hà Nội năm 2014)
Cho x, y, z là 3 số thực dương thỏa mãn điều kiện: x + y + z = 3. Tìm giá trị nhỏ
nhất của biểu thức: P
1
1
1
x
y
z
Bài làm.
3) Cho a, b, c là các số thực dương. Chứng minh rằng:
a 3 b3 c 3 a 2 b 2 b 2 c 2 c 2 a 2 9
2
2abc
c ab a 2 bc b 2 ac 2
Bài làm.
a2
b2
c2
a 2 b2 b2 c 2 c 2 a 2
2
2bc 2ac 2ab c ab a 2 ac b 2 ac
a 2 bc b 2 c 2 b 2 ac c 2 a 2 c 2 ab a 2 b 2 3
2
2
2
2bc
a bc
2ac
b ac
2ab
c ab 2
A
Áp dụng bất đẳng thức Cô – si ta có:
a 2 bc
2bc b 2 ac
2ac c 2 ab
2ab 3
A
2
2
2
a bc 2ac
b ac 2ab
c ab 2
2bc
Áp dụng bất đẳng thức Cô – si cho các cặp số trong ngoặc ra có:
A 222
2
3 9
2 2
Đẳng thức xảy ra khi a = b = c.
3) Cho a, b, c là các số thực khác 0. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức:
T
a2
b2
c2
a 2 (b c) 2 b 2 (c a ) 2 c 2 (a b) 2
Lời giải. Áp dụng các bất đẳng thức:
(b c)2 2(b2 c 2 ); (a + b)2 2(a 2 b2 );
(c + a)2 2(c 2 b2 ), ta có:
a2
b2
c2
T 2
a 2(b 2 c 2 ) b 2 2(a 2 c 2 ) c 2 2(a 2 b 2 ) hay
a2
b2
c2
T 3 2
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
a 2(b c ) b 2(a c ) c 2(a b )
2
1
1
1
.5(a 2 b 2 c 2 ) 2
2
2
.
2
2
2
2
2
2
5
a 2(b c ) b 2(a c ) c 2(a b )
1 1 1
, , ta được:
m n p
2
3
T 3 .9 T .
5
5
9 .Suy ra:
Áp dụng bất đẳng thức Cô – si cho ba bộ số dương m, n, p và
1 1 1
1
(m n p) 3. 3 mnp . 3
mnp
m n p
Đẳng thức xảy ra khi a = b = c
Vậy giá trị nhỏ nhất của T là
3
khi a = b = c.
5
3)
(Trích Chuyên KHTN – ĐHQG Hà Nội năm 2005)
Giả sử x, y, z là các số thực dương thay đổi thỏa mãn điều kiện
xy 2 z 2 x 2 z y 3 z 2. . Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: P
1
z
Lời giải. Điều kiện có thể viết lại là: xy 2 x 2 . y.
Biểu thức P có dạng: P
1
1
x4 y 4
z4
. Đặt
z4
.
1 z 4 ( x4 y 4 )
1
3
z2
1
t ta thu được bài toán sau:
z
“Với x, y, t là các số dương thỏa mãn: xy 2 yt 2 tx 2 3.
Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: P
1
”
t x4 y 4
4
Theo BĐT Cô – si Cô – si cho 4 số dương ta có:
x 4 y 4 y 4 1 4 xy 2
4 4 4
2
4
4
4
4
4
4
y t t 1 4 yt 3( x y t ) 3 4( xy yt tx ) 12
t 4 x 4 x 4 1 4tx 4
1
1
x4 y 4 z 4 3 4
.
4
4
x y z
3
Vậy Pmin
3)
3
1
đạt được khi x = y = z = 1
3
Giải sử x, y là các số không âm thay đổi thỏa mãn điều kiện: x 2 y 2 1.
Chứng minh rằng: 1 x y 2.
Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của biểu thức:
1.
2.
P 1 2x 1 2 y .
Lời giải 1. Từ ( x y)2 2( x 2 y 2 ) 2 suy ra: x y 2
Đẳng thức xảy ra khi x y
1
. Mặt khác: ( x y)2 x 2 y 2 2 xy 1 2 xy 1 Suy
2
ra: x y 1.
Đẳng thức xảy ra khi x = 0 hoặc y = 0.
2. Ta có: P 2 2 2( x y) 2 1 2( x y) 4 xy .
Do x y 2 và 4 xy 2( x 2 y 2 ) 2 suy ra:
P 2 2 2 2 2 1 2 2 2 P 2 2 2 2 3 2 2 Đạt được khi x y
1
.
2
Mặt khác: x y 1 và 4 xy 0 nên P 2 2 2 2 1 2 0 P 4 2 3.
Vậy Pmin 4 2 3. đạt được khi
x 0 hoặc y 0
9)
Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: T 2ac bd cd , trong đó các số thực
a, b, c, d thỏa mãn điểu kiện 4a2 b2 2 va c + d = 4.
Lời giải. Với mọi a, b , c, d R ta có:
c2
c 2
2
(1)
2ac 4a
(2a 2 ) 0
4
d 2
d2
2
(
b
)
0
bd
b
(2)
2
4
(c d ) 2 0
(c d ) 2 cd
cd
(3)
8
2
Cộng theo vế (1), (2) và (3) ta được:
c 2 d 2 cd (c d ) 2
3(c d ) 2
3.42
2
2
T 2ac bd cd 4a b
(4a b )
2
8.
4
4
2
8
8
8
2
2
T = 8 khi và chỉ khi xảy ra đồng thời các dấu “=” ở các BĐT (1), (2), (3). Tức là
1
2
khi a , b 1, c d 2 . Vậy giá trị lớn nhất của T là 8.
10) (Trích đề vào Chuyên Lê Quý Đôn Bình Định năm học 2005 – 2006)
Cho a, b, c là độ dài các cạnh và p là nữa chu vu tam giác. Chứng minh rằng:
1
1
1
1 1 1
2 .
p a p b p c
a b c
Lời giải. Nhận xét: Với x , y là các số dương thì
1 1
4
. Từ nhận xét này
x y x y
1
1
4
4
;
p a p b ( p a ) ( p b) c
1
1
4
1
1
4
;
.
Tương tự ta có:
p b p c a
pc pa b
ta có:
Cộng theo vế các bất đẳng thức trên ta được:
4
1
1
1
1 1 1
2 .
p a p b p c
a b c
12) (Trích đề thi vào lớp 10 chuyên Chu Văn An năm 2005 – 2006)
Ba số dương x, y, z thỏa mãn hệ thức:
1 2 3
6. Xét biểu thức: P x y 2 z 3 .
x y z
1)
Chứng minh rằng: P x 2 y 3z 3.
2)
Tìm giá trị nhỏ nhất của P.
Lời giải. 1. Theo bất đẳng thức Cô – si, ta có:
P 3 x ( y 2 1) ( x3 1 1) x 2 y 3z
Suy ra P x 2 y 3z 3. (đpcm)
3.
Áp dụng kết quả trên kết hợp bất đẳng thức Bu-nhi-a-cốp-xki ta có:
2
1 2 3
1
2
3
6( P 3) ( x 2 y 3 z ) x .
2 y.
3z .
36
y
z
x
x y z
Hay P 3. Vậy MinP = 3 đạt được khi x = y = z = 1.
13) Cho x, y, z là các số dương thỏa mãn điểu kiện x + y + z = 6. Tìm giá trị nhỏ
nhất của biểu thức: Q
x3
y3
z3
yz zx x y
Lời giải. Sử dụng BĐT Cô – si cho ba số dương ta có:
x3
yz
x3 y z
2 33
.
.2 3x
yz
2
yz 2
Tương tự ta có:
y3
zx
2 3 y;
zx
2
z3
x y
2 3 z.
x y
2
Cộng theo vế ba bất đẳng thức trên ta được:
Q x y z 6 3( x y z ) Q 2( x y z ) 6 6.
Đẳng thức xảy ra khi x = y = z = 2.
Vậy Qmin= 6 khi x = y = z = 2.
13) (Trích đề Chuyên Lam Sơn Thanh Hóa năm học 2005-2006)
1) Tìm giá trị nhỏ nhất của hàm số: y x2 x 1 x2 x 1.
2) Cho ba số thực x, y, z đề lớn hơn 2 và thỏa mãn điều kiện:
1 1 1
1 . Chứng minh rằng: (x – 2)(y – 2)(z – 2) 1.
x y z
Đẳng thức xảy ra khi nào?
Lời giải. 1) Tập xác định của hàm số y là R . Nhận thấy y > 0 với mọi giá trị của
x nên để tìm giá trị nhỏ nhất của y ta đi tìm giá trị nhỏ nhất của y2.
Mà: y 2 2 x 2 2 2 ( x 2 x 1)( x 2 x 1) = 2 x 2 2 2 x 4 x 2 1 4.
Dấu “=” xảy ra khi x = 0.
Vậy ymin= 4 khi x = 0.
2) Đặt a = x – 2, b = y – 2, c = z – 2. Ta phải chứng minh: abc ≤ 1.
Thật vật từ:
5
1 1 1
1
1
1
1
1
x y z
a2 b2 c2
Theo bất đẳng thức Cô – si:
1
1 1
1 1 b
c
bc
1
a2 2 b2 2 c2 2b2 c2
(b 2)(c 2)
(1)
Tương tự ta có:
1
ca
b2
(c 2)(a 2)
1
ab
c2
(a 2)(b 2)
(2);
(3)
Nhân (1), (2) và (3) theo vế ta được điều cần chứng minh.
Đẳng thức xảy ra khi a = b = c hay x = y = z = 3.
14) Cho a, b là các số lớn hơn 1 và thỏa mãn điều kiện a + b 4 .Tìm giá trị nhỏ
a4
b4
(b 1)3 ( a 1)3
Lời giải. Do a 1 , b 1 nên (a – 1) > 0 và (b – 1) > 0. Áp dụng bất đẳng thức
nhất của biểu thức: A
Cô – si cho hai số không âm ta có:
A
2a 2 b 2
(a 1)(b 1) (a 1)(b 10
Mà: 0 1.(b 1)
b2
4
(1)
0 1.(a 1)
(2)
a2
4
(3)
4 a b 2 ab
(4)
Từ (1), (2), (3), (4) suy ra:
2a 2b 2 43 128 128
A
32.
a 3b3
ab
4
a4
b4
3
(a 1)3
(b 1)
A 32 a 1 b 1 1 a b 2.
ab 4
Vậy GTNN của A là 32 đạt được khi a = b = 2.
15) Cho a, b, c là các số dương thỏa mãn: a 2 b2 c2 3 . Tìm giá trị nhỏ nhất
của biểu thức: M
ab 2 bc 2 ca 2
(ab bc ca ) 2
Lời giải. Áp dụng bất đẳng thức Bu – nhi – cốp – xki ta có:
(ab bc ca)2 ( a . a .b b. b.c c . c .a)2 (a b c)(ab2 bc 2 ca 2 )
(a b c)2 3(a 2 b2 c 2 ). Do a 2 b2 c 2 3 nên a + b + c 3.
Từ (1) và (2) suy ra: M
(1)
(2)
ab 2 bc 2 ca 2
1
1
2
(ab bc ca )
abc 3
1
khi và chỉ khi dấu “=” xảy ra ở (1) và (2) tức là a b c 1 .
3
1
Vậy Mmin= khi a b c 1 .
3
M=
16) (Trích chuyên SPHN năm 2006-2007)
Cho các số dương x, y, z thay đổi thỏa mãn điều kiện ( x y z) xyz 1 . Tìm giá
trị nhỏ nhất của biểu thức: T ( x y)( x z)
Lời giải. Ta có;
6
T ( x y )( x z ) x( x y z ) yz 2 x( x y z ). yz 2
x( x y z ) 1.
T 2
yz 1
.
x, y, z 0.
x( x 2) 1
x 2 1.
x0
Chọn y = z = 1. Thì điều kiện trở thành:
Vậy giá trị nhỏ nhất của T là 2 chẳng hạn khi ( x; y; z) ( 2 1;1;1)
17) Cho a, b, c là các số thực dương. Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức:
ab bc ca (a b c ) 2
P 2
a b2 c2
abc
Lời giải. Nhận thấy với x, y, z là các số thực dương ta có:
i ) ( x y ) 2 0 x 2 y 2 2 xy
x y
2 (1)
y x
x y x z y z
1 1 1
9
1 1 1
ii ) ( x y z ) 3 9.
(2)
x y z x yz
a b c
y x z x z y
iii ) ( x y ) 2 ( y z ) 2 ( z x) 2 0 x 2 y 2 z 2 xy yz zx
(3)
Dấu “=” xảy ra ở (1), (2) và (3) khi và chỉ khi x = y = z.
Áp dụng các bất đẳng thức (1), (2), (3) vào bài toán ta có:
P
ab bc ca
1 1 ab bc ca
9
1
(a b c) 2 2 2 (a 2 b 2 c 2 ).
18
2
2
2
a b c
ab bc ca
ab bc ca a b c
ab bc ca a 2 b 2 c 2 8(a 2 b 2 c 2 )
2 2 2
18 2 8 18 28.
ab bc ca ab bc ca
a b c
a 2 b 2 c 2 ab bc ca
P 28
a b c.
ab
bc
ca
Vậy giá trị nhỏ nhất của P là 28 khi a = b = c.
8 x4
8 y4
8 z4
0 (1)
18) Cho x, y, z là các số thực thỏa mãn:
16 x 4 16 y 4 16 z 4
Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của biểu thức P xyz
Lời giải. Ta có:
8 x4
8 y4
8 z4
1
1
1
1
(1)
1
1
1 3
(2)
4
4
4
4
4
4
16 x 16 y 16 z
8
16 x
16 y
16 z
1
1
1 1
1 1 y4
z4
Từ (2) suy ra:
16 x 4 16 16 y 4 16 16 z 4 16 16 y 4 16 z 4
1 y4
z4 1
y2 z2
.
(BĐT Cauchy)
16 16 y 4 16 z 4 8 (16 y 4 )(16 z 4 )
Tương tự ta có:
1
1
x2 z 2
.
16 y 4 8 (16 x 4 )(16 z 4 )
7
(4);
1
1
x2 y 2
.
16 z 4 8 (16 x 4 )(16 y 4 )
(5)
Nhân theo từng vế các bất đẳng thức (3), (4), (5) và rút gọn lại ta được:
x4 y 4 z 4 83 xyz 4 4 2 4 4 2 xyz 4 4 2.
Giá trị lớn nhất của P là 4 4 2 đạt được khi x, y, z có hai số bằng 4 8 số còn lại
bằng 4 8 .
Giá trị nhỏ nhất của P là 4 4 2 đạt được khi x, y, z có hai số bằng 4 8 số còn lại
bằng 4 8 , hoặc cả 3 số bằng 4 8 .
19) Cho a, b, c là độ dài ba cạnh của tam giác có chu vi bằng 1. Chứng minh
2
1
a 3 b3 c 3 .
9
4
3
Lời giải. Đặt: T a b3 c3 3abc. Do a b c 3 nên:
T (a b)3 c3 3abc 3ab(a b) (a b c)3 3c(a b)(a b c ) 3abc 3ab(a b)
rằng:
1 3c(a b) 3abc 3ab(1 c)
Vậy T 1 3(ab bc ca) 6abc
Lại có:
(1)
a 2 a 2 (b c)2 (a b c)(a b c);
b 2 b 2 (a c) 2 (a b c)(a b c);
c 2 c 2 (a b)2 (a b c)(a b c).
Hơn nữa a, b, c là độ dài 3 cạnh tam giác nên:
a b c 0,
a b c 0,
a b c 0;
abc (a b c)(a b c)(a b c ) (1 2c )(1 2b)(1 2a ) 1 4(ab bc ca ) 2(a b c ) 8abc
1 4(ab bc ca) 7abc 0;
Do đó:
2 8
6abc (ab bc ca)
3 3
(2)
va
ab bc ca 2abc
1
4
(3)
Từ (1) và (2) áp dụng BĐT (a b c)2 3(ab bc ca) ta có:
1 1
1 1
1 1 2
(ab bc ca ) (a b c) 2 ;
3 3
3 9
3 9 9
a b c 1
1
2
abc .
T khi và chỉ khi
9
3
abc
T
1
4
Từ (1) và (3) dẫn đến: T 1 3(ab bc ca) 2abc 1 3.
1
4
20) (Trích đề thi HSG T.P Hồ Chí Minh năm học 2006-2007)
a) Chứng minh rằng: ( x y z )2 3( x 2 y 2 z 2 ), với mọi x, y, z là số thực
1
1
4
4
4 x 1 4 y 1 4 z 1 21.
1
4
b) Cho x y z 1, x , y , z . Chứng minh rằng:
Đẳng thức xảy ra khi x, y, z bằng bao nhiêu?
( x y z )2 3( x 2 y 2 z 2 )
Lời giải. a) Ta thấy:
2 x 2 2 y 2 2 z 2 2 xy 2 yz 2 zx 0
( x y ) 2 ( y z ) 2 ( z x) 2 0
Bất đẳng thức này đúng. Đẳng thức xảy ra khi a = b = c.
b) Áp dụng câu a) ( 4 x 1 4 y 1 4 z 1)2 3(4 x 1 4 y 1 4 z 1) 21.
8
Suy ra: 4 x 1 4 y 1 4 z 1 21.
1
Đẳng thức xảy ra khi x y z 3
21) (Trích đề vào Chuyên đại học Vinh năm 2006-2007)
2
2
Cho các số thực x, y thỏa mãn x y 6. Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất
của biểu thức: P x 5 y.
Lời giải. Áp dụng bất đẳng thức Bu-nhi-a-cốp-xki cho hai bộ số (1; 5) va ( x; y)
ta có:
P2 (1.x ( 5). y)2 (12 ( 5)2 )( x2 y 2 ) 6.6 36 P2 36 6 P 6
Vậy Pmin= - 6 và Pmax= 6
22) (Trích đề vào Chuyên đại học Vinh năm 2006-2007)
Cho các số thực dương a, b, c thỏa mãn a + b + c = 6. Chứng minh rằng:
bc5 ca4 ab3
6.
1 a
2b
3 c
Dấu “=” xảy ra khi nào?
Lời giải. Đặt: P
bc5 ca4 ab3
6.
1 a
2b
3 c
Áp dụng bất đẳng thức Cô – si cho 3 số dương ta có:
1
1
36
36
1
P 3 12
9.
3
(1 a)(2 b)(3 c) 1 a 2 b 3 c
1 a 2 b 3 c
3
1 a 2 b 3 c
Suy ra P 6 . Dấu đẳng thức xảy ra khi
(a; b; c) (3; 2;1).
abc 6
23) Cho a, b, c là các số dương thỏa mãn. Chứng minh rằng:
2
2a 2b 2c 9(a b c)
1
1
1
b
c
a
ab bc ca
2
2
2
(*)
Đẳng thức xảy ra khi nào.
Lời giải. Áp dụng bất đẳng thức Bu-nhi-a-cốp – xki ta có:
2
2a 2b 2c 1
a b c
(1)
) 1 1 1 3 2
b
c
a 3
b c a
a 2 b2 c2
a b c
)
(ab bc ca ) (ab bc ca )
b c a
ab bc ca
2
2
2
2
a
b
c
2
ab .
bc .
ca .
(a b c)
ab
bc
ca
Đặt S
(2)
(a b c) 2
, dễ thấy S 3
ab bc ca
Từ (1) và (2) suy ra để chứng (*) ta chỉ cần chứng minh rằng:
9
1
(3 2 S ) 2 9 S ( S 3)(4 S 3) 0.
3
Điều này đúng vì S 3 . Đẳng thức ở (*) xảy ra khi và chỉ khi:
S 3
2b
2c
2a
1
1
a b c.
1
b
c
a
a
b
c
ab bc ca
24) Cho x, y, z là các số thực dương thỏa mãn x2 y 2 z 2 xyz. Tìm giá trị lớn
x
y
z
2
2
nhất của biểu thức: A 2
x yz y zx z xy
Lời giải. Nhận xét: với mọi số a, b, c luôn có: (a b)2 (b c)2 (c a)2 0 hay
a 2 b2 c 2 ab bc ca (1)
Đẳng thức xảy ra khi a = b = c.
Áp dụng BĐT Cauchy và BĐT (1) kết hợp với giả thiết x2 y 2 z 2 xyz. ta có:
A
x
2 x 2 . yz
y
2 y 2 .zx
1 1 1
1 1
1 1
.
.
.
z x
x y
2 z 2 .xy 2 y z
z
1 1 1 1 1 xy yz zx 1 x 2 y 2 z 2 1
.
.
.
2 x y z 2
xyz
2
xyz
2
1
1
Rõ ràng: A x y z 3. Vậy Amax x y z 3
2
2
25) Cho các số dương a, b, c thỏa mãn ab bc ca 1 . Chứng minh rằng:
1
1
1
1
1
1
3
1 2 1 2 1.
2
ab bc ca
a
b
c
Đẳng thức xảy ra khi nào?
Lời giải. Bất đẳng thức tương đương với:
ab bc ca
ab bc ca
ab bc ca
a2 1
b2 1
c2 1
1
1
1
ab
bc
ca
a2
b2
c2
c(a b) a (b c) b(c a )
(a b)(a c)
(b c )(b a )
(c a )(c b)
2
2
ab
bc
ca
a
b
c2
Do (ab bc ca 1)
(1)
c( a b)
a (b c )
b (c a )
Đặt
x,
y va
z , . Khi đó (1) trở thành bất đẳng thức
ab
bc
ca
quen thuộc: x y z xy yz zx (luôn đúng với mọi số dương x, y, z)
Đẳng thức xảy ra khi x y z a b c
3
.
3
26) Cho a, b, c là số dương. Chứng minh rằng:
(1 a 2b)(1 b 2 )
2.
(a 2 a 1)(1 b3 )
Lời giải. Bất đẳng thức đã cho tương đương với:
(a 1)(1 b 2 )(1 a 2b)
2 a b 2 b 2 a a 2b b3a 2 ba 3 1 2a 3 2b3 a 3b3
2
3
(a 1)(a a 1)(1 b )
10
Từ đó áp dụng bất đẳng thức Cô – si cho ba số dương:
2b3 1 3b2 ; 3(a3 b3 ) 3(a 2b ab 2 ); a3b3 a3 a3 3a3b; a 3b3 a3b3 b3 3a 2b3 .
Cộng theo vế các bất đẳng thức trên ta thu được bất đẳng thức (*).
27) Tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của biểu thức:
x y
x y4 6
4
(1)
Lời giải. Ta có: x 4 1 2 x 2 ; y 4 1 2 y 2 .
Do đó:
x 4 y 4 6 2 x 2 2 y 2 4 ( x y)2 ( x y)2 4 ( x y)2 4 2 ( x y) 2 .4 4 x y .
x y
1
x y
1
. Với x = 1, y = -1 thì: 4
.
4
4
x y 6 4
x y 6 4
x y
1
.
Với x = -1, y = 1 thì 4 4
x y 6
4
1
1
Vậy biểu thức (1) có giá trị lớn nhất là và giá trị nhỏ nhất là .
4
4
1
4
Suy ra:
4
28) (Trích đề vào lớp 10 Chuyên Phan Bội Châu 2007-2008)
1
y
Cho x, y là các số dương thỏa mãn x 1. Tìm GTNN của biểu thức:
A
x y
.
y x
Lời giải. Áp dụng bất đẳng thức Cô – si cho hai số dương ta có:
1 x
1
x
y
2 , suy ra 4
y
y
x
(1)
Áp dụng bất đẳng thức (1) và bất đẳng thức Cô – si cho hai số dương ta có:
x y x
y 15 y
x y 15.4 17
2 .
.
y x y 16 x 16 x
y 16 x 16
4
17
1
Vậy giá trị nhỏ nhất của A là
đạt được khi x và y = 2.
2
4
A
29) (Trích đề vào lớp 10 Chuyên Phan Bội Châu 2007-2008)
Cho ba số dương a, b, c thỏa mãn a b c 3. Chứng minh rằng:
a
b
c
3
.
2
2
2
1 b 1 c 1 a
2
Đẳng thức xảy ra khi nào?
Lời giải. Đặt A là biểu thức cần chứng minh . Ta có:
Aa
ab 2
ab 2
bc 2
ca 2
bc 2
ca 2
b
c
3
2
2
2
1 b2
1 c2
1 a2
1 b 1 c 1 a
ab 2 bc 2 ca 2
(a b c) 2 3
3
.
3
6
2
2b 2c 2a
Đẳng thức xảy ra khi a = b = c = 1.
30) Cho ba số dương a, b, c thỏa mãn ab + bc + ca = abc. Chứng minh rằng:
a 4 b4
b4 c4
c4 a4
1.
ab(a 3 b3 ) bc (b3 c 3 ) ca (c 3 a 3 )
11
1 1 1
a b c
4
4
4
3
4
4
3
3
Từ a b a b ab suy ra: 2(a b ) a a b b4 ab3 (a b)(a3 b3 )
Lời giải. Từ giả thiết ab + bc + ca = abc 1
Vậy
a 4 b4
ab 1 1 1
3
3
ab(a b ) 2ab 2 a b
Làn tương tự sau đó công theo vế và kết hợp với giả thiết ta suy ra điều phải
chứng minh.
31) Cho 5 số dương x, y, z, t, u thỏa mãn điều kiện x y z t u 4 . Tìm giá trị
( x y z t )( x y z )( x y )
.
xyzt
Lời giải. Áp dụng bất đẳng thức (a b)2 4ab (dấu “=” xảy ra khi a = b). Ta có:
nhỏ nhất của biểu thức: P
42 ( x y z t u ) 2 4( x y z t )u
(1)
( x y x t ) 4( x y z )t
(2)
( x y z ) 4( x y ) z
(3)
( x y ) 4 xy
(4)
2
Do x, y, z, t, u là các số dương nên nhân theo vế các bất đẳngtrên và rút gọn ta
thu được: 16( x y z t )( x y z)( x y) 256 xyztu.
Suy ta P
( x y z t )( x y z )( x y )
16.
xyzt
1
x y 4
x y z t u 4
x y z t u
1
z
2
Dấu đẳng thức xảy ra khi x y z t
t 1
x y z
x y
u2
1
1
4
2
2
2
2
32) Cho các số thực không âm a, b, c thỏa mãn a b c 3. Tìm giá trị lớn
nhất của biểu thức: P ab2 bc2 ca 2 abc.
Vậy giá trị nhỏ nhất của P là 16 đạt được khi x y , z , t 1, u 2
Lời giải. Do vai trò của các a,b, c trong biểu thức có tính hoán vị vòng quanh,
nên không mất tính tổng quát giả sử b là số nằm giữa a và c.
Khi đó: (b a)(b c) 0.
Ta có:
P ab 2 bc 2 ca 2 abc (bc 2 a 2b) (ab 2 ca 2 a 2b abc)
c2 a2 c2 a2
b(c a ) a(b a)(b c) b(c a ) 2 b .
.
2
2
2
2
2
3
2
a2 c2
b 2
2
2.
2.
27
12
2
2
Ở đây ta dùng bất đẳng thức Cô – si cho ba số (b 2 ,
c2 a2 c2 a2
,
).
2
2
Đẳng thức xảy ra khi:
a 2 b2 c2 3
a b c 1
. Vậy giá trị lớn nhất của P bằng 2.
a(b a )(b c) 0
a 0, b 1, c 2.
2
2
b c a
2
33) Cho a, b, c là các số dương . Chứng minh rằng:
a 2 b2 b2 c2 c2 a 2
0
bc
ca
ab
(1)
Đẳng thức xảy ra khi nào?
Lời giải. Do vế trái của BĐT không thay đổi trong phép hoán vị a, b, c nên
không mất tính tổng quát giả sử a b c 0 . Khi đó a 2 b2 0; b2 c2 0;
1
1
1
1
;
.
bc
ab
ca
ab
a 2 b2 b2 c2 c2 a 2 a 2 b2 b2 c2 c2 a 2
0.
Ta có:
bc
ca
ab
ab
a b
a b
Vậy bất đẳng thức (1) được chứng minh đẳng thức xảy ra khi a = b = c.
34) (Trích đề thi Chuyên Ams năm học 2008-2009)
Cho a là số thay đổi thỏa mãn 1 a 1 . Tìm giá trị lớn nhất của b để bất đẳng
thức sau luôn đúng: 2 1 a4 (b 1)( 1 a2 1 a2 ) b 4 0.
Lời giải. Đặt t 1 a2 1 a2 ,0 t 2.
Bài toán trở thành tìm b lớn nhất sao cho t 2 (b 1)t b 2 0, t 0; 2 .
t2 t 2
2
b, t 0; 2 M t 1
1 b, t 0; 2.
t 1
t 1
Sử dụng bất đẳng thức Cô- si ta có: M 2 2 1.
Đẳng thức xảy ra khi t 2 1.
Suy ra M b, t 0; 2 khi và chỉ khi b 2 2 1.
Vậy giá trị lớn nhất của b thỏa mãn bài toán là b 2 2 1.
35) (Trích đề vào lớp 10 Chuyên Nguyễn Trãi-Hải Dương)
Cho x, y thỏa mãn 16 x 2 9 y 2 144. Chứng minh rằng: 2 x y 1 2 5 1.
Lời giải. Trước hết ta chứng minh bất đẳng thức:
(ax by)2 (a 2 b2 )( x 2 y 2 )
(1)
Thật vây: (1) 2axby a x b y (ax by)2 0 (đúng)
Đẳng thức xảy ra khi ax = by. Sử dụng bất đẳng thức (1) ta có:
2 2
2
2
2
1
5
1
(2 x y) .4 x .3 y (16 x 2 9 y 2 ) 20 (do 16 x 2 9 y 2 144 ). Suy ra:
3
2
36
2 x y 1 2 5 1 hoặc 2 x y 1 2 5 1. Từ đó suy ra: 2 x y 1 2 5 1.
2
13
8x 9 y
x
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi: 2 x y 2 5
16 x 2 9 y 2 144
y
9
5
8
5
36) Cho a, b, c là các số thực không âm thỏa mãn điều kiện a2 b2 c 2 1 Tìm
giá trị lớn nhất của biểu thức: (a b c)3 a(2bc 1) b(2ac 1) c(2ab 1).
Lời giải. Ta có:
A (a b c)3 a(2bc 1) b(2ac 1) c(2ab 1) (a b c)3 (a b c) 6abc.
Theo bất đẳng thức Bu-nhi-a-cốp-xki ta có: (a b c)2 3(a 2 b2 c 2 ) 3
(1)
Suy ra: a b c 3
(2)
Do a, b, c là các số không âm nên từ (1) và (2) suy ra: (a b c)3 3(a b c)
Suy ra: (a b c)3 (a b c) 2(a b c) 2 3 (3)
3
3
3
abc 3
Thao bất đẳng thức Cô si và (2) ta có: abc
3
9
3
Từ (3) và (4) suy ra: A 2 3 6.
A
(4)
3 8 3
.
9
3
1
3
3
. vậy Max A
.
Đẳng thức xảy ra ở (1) và (4) xảy ra a b
9
9
3
37) (Trích đề thi vào lớp 10 Chuyên Phan Bội Châu năm 2008-2009)
Cho x, y, z > 0 thỏa mãn xy yz zx xyz . Chứng minh rằng:
1
y
z
x
1
1
2 2 3 2 2 2 .
2
x
y
z
y
z
x
1
x
1
y
1
z
1
x
1
y
Lời giải. Ta có: xy yz zx xyz 1. Đặt a , b , c
1
ta có
z
a, b, c 0 và a + b + c = 1 (1)
Khi đó bất đẳng thức đã cho trở thành:
a 2 b2 c2
3(a 2 b 2 c 2 )
b
c
a
Vì a + b + c = 1 nên
a2
b2
c2
(2) 2a b 2b c 2c a 3(a 2 b 2 c 2 ) (a b c) 2
b
c
a
2
2
2
(a b) (b c) (c a)
(a b) 2 (b c) 2 (c a) 2
b
c
a
1
1
1
1 (a b) 2 1 (b c) 2 1 (c a ) 2 0
b
c
a
(a c)
(b a)
(c b)
( a b) 2
(b c) 2
(c a ) 2 0.
b
c
a
Bất đẳng thức này đúng vì a, b, c > 0. Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi
abc
1
hay x y z 3.
3
38) (Trích đề vào lớp 10 Chuyên Lam Sơn năm 2009-2010)
14
(2)
Cho biểu thức P a 2 b2 c 2 d 2 ac bd , trong đó ad bc 1. Chứng minh rằng:
P 3.
Lời giải. Sử dụng giải thiết: ad – bc = 1, ta có:
(a 2 b2 )(c 2 d 2 ) (ac bc)2 (ad bc)2 (ac bc)2 1.
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho hai số dương ta có:
P 2 (a 2 b 2 )(c 2 d 2 ) ac bd 2 1 (ac bd ) 2 ac bd .
Rõ ràng P > 0. Đặt x ac bd ta có:
P 2 1 x2 x P2 4(1 x 2 ) 4 x 1 x 2 x 2 ( 1 x 2 2 x)2 3 3.
Vậy P 3.
39) (Trích đề thi vào lớp 10 chuyên sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh)
Cho các số thực a thỏa mãn 0 a 1. Tìm giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của biểu
thức: T
a
1 a
.
2 a 1 a
Lời giải. Ta có:
T
a
1 a
2
2
3
3
1
1 2
2 2
1 2 1 1(do 0 a 1).
2a
1 a
2 q 1 a
2
(2 a)(1 a)
Vậy max T 1, đạt được khi và chỉ khi a 0 a 1.
Mặt khác áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta có: a(1 a)
(a 1 a) 2 1
.
4
4
2
3
2
1
. Vậy min T đạt được khi a 1 a a .
Suy ra: T 2
1
3
2
2 1 3.
4
40) (Trích đề thi vào lớp 10 chuyên Vĩnh Phúc)
2
3
2
14.
ab a b 2
Lời giải. Với hai số thực dương x, y bất kì ta có: ( x y)2 4 xy x, y 0 , suy ra:
1 1
4
1
4
và
. Từ đó ta có:
2
x y x y
xy ( x y )
1 1 1
4
3
3
4
. .
2 (1);
2
3.
12 (2)
2
2
2 ab 2 (a b)
2ab a b
2ab a 2 b 2
Cho a, b là số dương thỏa mãn a b 1. Chứng minh rằng:
Cộng (1) và (2) theo vế ta được điều phải chứng minh.
1
2
Đẳng thức xảy ra khi a b .
41) (Trích đề thi vào lớp 10 Chuyên đại học Vinh 2008-2009)
Cho a, b là số thực dương. Chứng minh rằng: a 2
1
1
b 2 2 2 2.
2
b
a
Đẳng thức xảy ra khi nào?
Lời giải. Áp dụng bất đẳng thức Cô-si cho hai số dương ta có:
a
1
a
1
b
1
1
b
2
2
2
2.
,
b
2.
.
Suy
ra
:
a
b
2
2 2.
b
b2
b
a2
a
b2
a2
a
Đẳng thức xảy ra khi a b 1
a2
15
42) (Trích đề thi vào lớp 10 Chuyên đại học Vinh 2008-2009-Chuyên toán)
Cho a, b, c, d đều thuộc đoạn 0;1 . Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức:
P 3 abcd 3 (1 a)(1 b)(1 c)(1 d ).
Lời giải. Sử dụng BĐT Cô – si cho hai số dương ta có:
a b c d 2 ab 2 cd 4 4 abcd .
abcd
Từ đó suy ra: abcd
. Do đó với a, b, c, d 0;1 ta có:
4
0 a b c d 4, 0 4 a b c d 4, Suy ra:
4
4
a b c d 3 a b c d
3
abcd
4
4
(1)
4
(1 a) (1 b) (1 c) (1 d ) 3 4 a b c d
3 (1 a )(1 b)(1 c)(1 d )
(2)
4
4
Từ (1) và (2) ta thấy P 1 . Vậy giá trị lớn nhất của P là 1 đạt được khi
a b c d 0 hoặc a b c d 1.
43) (Trích đề vào lớp 10 Chuyên Sư phạm Hà Nội 2008 – 2009)
Các số thực x, y, z khác nhau và thỏa mãn ( z x)( z y) 1. Chứng minh bất đẳng
thức:
1
1
1
4.
2
2
( x y ) ( z x) ( z y ) 2
Lời giải. Đặt a z x, b z y từ giả thiết suy ra: a 0 , b 0 và ab 1 . Bất đẳng
thức cần chứng minh trở thành:
1 1
1
a2
1
a2
( a 2 1) 2
2
4
a
4
2.
a b ( a b) 2
(a 2 1) 2 a 2
(a 2 1) 2
a2
(*)
Áp dụng BĐT Cô-si Cho hai số dương ta thấy (*) luôn đúng. Vậy BĐT được
chứng minh.
44) Cho a, b, c là các số thực dương thỏa mãn ab bc ca 3. Chứng minh bất
1
1
1
1
.
2
2
1 a (b c) 1 b (a c) 1 c (b a) abc
Lời giải. Chứng minh: abc 1 . Từ đó suy ra: 1 a 2 (b c) a(bc ca ab) 3a.
1
1
1
1
1
1
;
.
Do đó:
. Tương tự ta có:
2
2
2
1 a (b c) 3a
1 b (a c) 3b 1 c (b a) 3c
đẳng thức:
2
Cộng các bất đẳng thức trên theo vế ta được:
1
1
1
1 1 1 1 ab bc ca
3
1
.
2
2
1 a (b c) 1 b (a c) 1 c (b a) 3 a b c
3abc
3abc abc
2
Vậy bất đẳng thức được chứng minh.
45) (Trích đề thi vào Chuyên Trần Phú Hải Phòng)
1) Cho các số dương a, b, c. Chứng minh rằng: (a b c) 9.
a b c
1
1
1
2) Cho các số dương a, b, c thỏa mãn a b c 3. Chứng minh rằng:
1
2009
670.
2
2
a b c
ab bc ca
2
16
Lời giải. 1) Áp dụng bất đẳng thức Cô-si ta có:
1
1 1 1
(a b c) 3 3 abc .3 3
9
abc
a b c
Vậy bất đẳng thức được chứng minh. Đẳng thức xảy ra khi a = b = c.
2) Do ab bc ca
(a b c) 2
2007
3 nên
669.
3
ab bc ca
Mặt khác áp dụng bất đẳng thức phần 1 ta có:
1
2
1
1
1
2
2
2
2
2
a b c
ab bc ca a b c
ab bc ca ab bc ca
9
9
9
2
1.
2
2
2
a b c 2(ab bc ca) (a b c)
9
1
2009
Vậy 2 2 2
670.
a b c
ab bc ca
2
Đẳng thức xảy ra khi a = b = c.
46) (Trích Chuyên Đại học Vinh năm 2009 – 2010)
Cho các số thực x, y thỏa mãn: x 8 y 0. Hãy tìm giá trị nhỏ nhất của biểu
thức: P x
1
.
y( x 8 y)
Lời giải. Sử dụng BĐT Cauchy cho ba số dương ta có:
P ( x 8 y) 8 y
1
6.
y( x 8 y)
x 8y 8y
x 16 y
x4
3 1
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi
1
1
8
y
y
y .
y( x 8 y)
64
4
1
Vậy minP = 6. khi và chỉ khi x = 4 và y = .
4
47) (Trích Chuyên Đại học Vinh năm 2009 – 2010)
Cho các số thực dương x, y, z thỏa mãn: x 2 y 3z 18. Chứng minh rằng:
2 y 3 z 5 3 z x 5 x 2 y 5 51
.
1 x
1 2 y
1 3z
7
Dấu đẳng thức xảy ra khi nào?
Lời giải. Đặt P
1
2 y 3z 5 3z x 5 x 2 y 5
1
1
P 3 2
.
1 x
1 2 y
1 3z
1 x 1 2 y 1 3z
Áp dụng BĐT quen thuộc với các số dương:
a 2 c 2 (a c) 2
.
b d
bd
a c
, suy ra:
b d
4
1
9
72
P 3 24
.
24.
3 x 2 y 3z 7
2 x 2 y 1 3z
51
Suy ra P . Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi: 1 x 1 2 y 1 3z và
7
x 2 y 3z 18 ( x; y; z ) (6;3; 2).
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi
48) (Trích đề thi vào lớp 10 Chuyên Lê Khiết – Quảng Ngãi)
17
x
đạt giá trị lớn nhất.
( x 2010) 2
x
1
.
Lời giải. Ta có: ( x 2010)2 4.2010.x . Suy ra: N
2
( x 2010)
8040
1
Vậy N max
đạt được khi x = 2010.
8040
49) Cho ba số dương a, b, c thỏa mãn a b c 1. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu
9
2
.
thức: P
1 2( ab bc ca ) abc
Cho x > 0. Tìm giá trị của x để biểu thức N
Lời giải. Theo giả thiết:
9
2(a b c)
9
1
1
1
2
2 .
2
2
(a b c) 2(ab bc ca)
abc
a b c
ab bc ca
a 2 c 2 (a c) 2
. (*)
Áp dụng BĐT quen thuộc với các số dương:
b d
bd
a c
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi , suy ra:
b d
1
1
1
4
1
9
.
ab bc ca ab bc ca ab bc ca
P
2
Lại sử dụng BĐT (*) cho các số dương ta có:
9
36
92
P 2
81.
a b 2 c 2 2(ab bc ca ) (a b c ) 2
1
Đẳng thức xảy ra khi a b c
3
1
Vậy Pmin 81 khi a b c
3
50) (Trích đề thi vào lớp 10 Chuyên Vĩnh Phúc năm học 2009-2010)
Cho ba số thực a, b, c đôi một khác nhau. Chứng minh rằng:
a2
b2
c2
2.
(b c) 2 (c a ) 2 (a b) 2
bc
ca
ab
1.
Lời giải. Dễ thấy:
(a b)(a c) (b c)(b a ) (c a )(c b)
2
a2
b2
c2
b
c
a
2 2.
2
2
2
(b c) (c a) (a b) b c c a a b
a
b
c
Đẳng thức xảy ra khi:
=0
bc ca a b
Từ đó suy ra:
51) Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: P 2 x 1 4 x x 2 .
Lời giải. Điều kiện: 1 4 x x2 0 . Ta có: P 2 x
(1 4 x x 2 ) 1
x2
1 1.
2
2
Đẳng thức xảy ra khi x = 0.
Vậy giá trị lớn nhất của P là 1 đạt được khi x = 0.
52) (Trích vào 10 Chuyên Phan Bội Châu năm 2009-2010)
18
Cho a, b, c là số thực dương thay đổi thỏa mãn a b c 3. Tìm giá trị nhỏ nhất
của biểu thức: P a 2 b 2 c 2
ab bc ca
.
a b b2c c 2 a
2
Lời giải. Từ
3(a 2 b2 c 2 ) (a b c)(a 2 b2 c 2 ) a3 b3 c3 a 2b b2c c 2 a ab 2 bc 2 ca 2
Mặt khác theo bất đẳng thức Cauchy:
a3 ab2 2a 2b;
b3 bc 2 2b2c;
c3 ca 2 2c 2 a.
Suy ra: 3(a 2 b2 c 2 ) 3(a 2b b2c c 2 a) 0.
Do đó: P a 2 b 2 c 2
ab bc ca
9 (a 2 b 2 c 2 )
2
2
2
a
b
c
.
a 2 b2 c2
2(a 2 b 2 c 2 )
Đặt t a 2 b2 c, ta chứng minh được t 3.
Từ đó: P t
9t t 9 t 1
3 1
3 4 P 4.
2t
2 2t 2 2
2 2
Đẳng thức xảy ra khi a = b = c = 1.
Vậy MinP = 4 khi và chỉ khi a = b = c = 1.
53) (Trích vào lớp 10 Chuyên Quang Trung – Bình Phước)
Cho x > y 0. Chứng minh rằng: x
4
3.
( x y )( y 1) 2
Đẳng thức xảy ra khi nào?
Lời giải. Biến đổi vế trái BĐT cần chứng minh và áp dụng BĐT Cauchy ta có:
VT ( x y )
y 1 y 1
4
( y 1) 2
4
4 ( x y ).
1
4
.
1 3.
2
2
2
( x y )( y 1)
4
( x y )( y 1) 2
Đẳng thức xảy ra khi x = 2 và y = 1.
54) Cho các số thực a, b, c thỏa mãn 0 a 1, 0 b 1, 0 c 1. Chứng minh rằng:
1
1 1 1
1
( a b c) 3 .
a b c
abc
Lời giải. Từ (a 1)(b 1) 0 1 a b ab
Từ đó:
1 1 1
1 .
ab a b
1
1
1
1 1 1
2 3
ab bc ac
a b c
Vậy:
1
1
1
1
1 1 1
a b c 2 3
1
(a b c) a b c
ab bc ac
abc
a b c
1 1 1
1 1 1
1 1 1 1 1 1
2 (a b c) 3 6 3 3 .
a b c
a b c
a b c a b c
Đẳng thức xảy ra khi a = b = c = 1.
1 1 1
2010
55) Cho a, b, c, x, y, z là các số thực dương thỏa mãn điều kiện: x y z
ax 3 by 3 cz 3 .
3
.
Chứng minh rằng: x y z
670
Lời giải. Trước hết ta chứng minh kết quả sau:
19
Với x, y, z là các số thực dương ta có:
1 1 1
9
x y z x yz
(*)
Thật vậy, theo bất đẳng thức Cauchy ta có:
1 1 1
1
1 1 1
9
( x y z ) 3 3 xyz .3 3
9
.
xyz
x y z x yz
x y z
Vậy (*) được chứng minh.
Đẳng thức xảy ra khi x = y = z.
Áp dụng bất đẳng thức (*) kết hợp với
2010
1 1 1
2010 ta được:
x y z
9
9
3
x y z
.
x yz
2010 670
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi:
x yz
1 1 1
2010
x y z
ax 3 by 3 cz 3
1
x y z
670
a b c.
56) (Trích đề vào lớp 10 Chuyên đại học Vinh năm 2010-2011-Chuyên toán)
Giả sử x, y, z là các số dương thỏa mãn hệ thức: a b c 18 2. Chứng minh
1
x( y z )
rằng:
1
1
1
.
y ( z x)
z( x y) 4
Lời giải. Áp dụng bất đẳng thức Cô-si cho hai số dương ta có:
2
2
2 x( y z )
(2 x y z ).
2
4
1
2 2
.
x( y z ) 2 x y z
0 x( y z )
Suy ra:
1
2 2
;
x( y z ) 2 x y z
1
2 2
;
z( x y) x y 2 z
1 1 1
9
Cộng theo vế ba bất đẳng thức trên và áp dụng BĐT
x y z x yz
Tương tự:
Ta được
1
1
1
18 2
1
(dpcm).
x( y z )
x( z x)
z ( x y ) 4( x y z ) 4
Đẳng tức xảy ra khi và chỉ khi a b c 6 2.
57) (Trích đề vào lớp 10 Chuyên đại học Vinh năm 2010-2011)
Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức:
P x 2 x 2 x y y 2 y 2 y x 2010.
Lời giải. Ta có: P ( x y )2 ( y x )2 2010 2010 (x 0; y 0).
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi x = y = 1 hoặc x = y = 0.
57) Cho a, b, là các số thực dương thỏa mãn abc = 1. Chứng minh rằng:
1
a 2b 6
3
3
1
b 2c 6
3
3
1
c 2a 3 6
3
Lời giải. Đặt vế trái của BĐT là A.
20
1.
(*)
Với x, y, z là các số thực dương ta có:
1 1 1
9
x y z x yz
(*)
Thật vậy, theo bất đẳng thức Cauchy ta có:
1 1 1
1
1 1 1
9
( x y z ) 3 3 xyz .3 3
9
.
xyz
x y z x yz
x y z
Vậy (*) được chứng minh.
Đẳng thức xảy ra khi x = y = z.
Sử dụng bất đẳng thức (*) và (1) ta có:
6
a 3 2b3 6
9
9
1
2
1 3
1 3
3
1.
3
3
3
a 2b 6
(a 2) (b 2) (b 2)
a 2 b 2
3
Tương tự với hai số hạng còn lại và sau ra: 6 A
Ta sẽ chứng minh
3
3
3
3
3
3
a 2 b 2 c 2
3
(2)
1
1
1
3
3
1 (3)
a 2 b 2 c 2
3
Thật vậy, biến đổi (3) và sử dụng giả thiết abc = 1. Ta có: (3)
a3b3 b3c3 c3a3 3 (đúng theo BĐT Cauchy)
Đẳng thức xảy ra khi a = b= c = 1.
Từ (2) và (3) suy ra điều phải chứng minh.
59) Chứng minh rằng với mọi số dương x, y, z thỏa mãn xy yz zx 3, ta có bất
đẳng thức:
1
4
3
.
xyz ( x y )( y z )( z x) 2
Lời giải. Với BĐT Cauchy ta có xyz 1 và
2 2
xyz ( x y )( y z )( z x)
1
3
2( xy yz zx)
.
Mà 3 ( xy yz )( yz zx)( zx xy )
nên Q 1 P Q
2 xyz 2
3
Q
1
4
2 xyz ( x y )( y z )( z x)
60) (Trích đề thi học sinh giỏi tỉnh Vĩnh Phúc năm 2010)
1
1
1
1
(a b c 3 abc ) 2
Chứng minh rằng:
(a, b, c 0)
a b b c c a 2 3 abc (a b)(b c)(c a )
Lời giải. Dễ thấy: (a b)(b c)(c a) c 2 (a b) a 2 (b c) b2 (c a) 2abc.
Áp dụng bất đẳng thức Cô-si và bất đẳng thức Bu-nhi-a-cốp-xki ta được:
(
1
1
1
1
c 2 (a b) a 2 (b c) b 2 (c a) 2abc).
3
a b b c c a 2 abc
1
1
1
1
c a b .
a b c.
b c a.
2abc . 3
ca
bc
ca
2 abc
2
2
3
c a b abc .
Suy ra điều phải chứng minh, đẳng thức xảy ra khi a = b = c.
61) Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức: T 3 1 2 x 2 2 40 9 y 2 ,
Trong đó x, y là các số thực không âm thỏa mãn điều kiện x + y = 1.
Lời giải. Sử dụng bất đẳng thức Cô – si cho hai bộ số không âm ta có:
21
2
2 11
2 2
(1 2 x 2 ) 1 1 x 3 1 2 x 2
(3 2 x).
11
9 3
1
Đẳng thức xảy ra khi: x .
3
Tương tự ta có: (40 9 y 2 )(40 4) (40 6 y)2 2 40 9 y 2
Đẳng thức xảy ra khi y
11
.(40 6 y).
11
1
3
11
(49 6( x y )) 5 11.
11
1
1
Đẳng thức xảy ra khi x , y .
3
3
Từ đó ta có: T
62) (Trích đề vào lớp 10 Chuyên Phan Bội Châu – Nghệ An)
Cho a, b, c không âm thỏa mãn điều kiện a b c 3. Tìm giá trị lớn nhất của
biểu thức: P a b b c c a abc .
Lời giải. Đặt a x, b y, c z x, y, z 0, x2 y2 z2 3.
Khi đó: P x 2 y y 2 z z 2 x xyz.
Không mất tính tổng giát giả sử: y x z . Khi đó ta có:
y( x y)( x z ) 0 xyz xy 2 . Suy ra:
x 2 y y 2 z z 2 x xyz xy 2 xz 2 x( y 2 z 2 ) x(3 x 2 ) 2 ( x 1)2 ( x 2) 2.
Do đó: P 2. Đẳng thức xảy ra khi a = b = c = 1 hoặc a = 1, b = 0, c = 2 và các
hoán vị .
Vậy giá trị lớn nhất của P là 2.
63) (Trích đề tuyển sinh Lớp 10 Chuyên Lam Sơn 2010-2011)
Cho 3 số thực không âm a, b, c thỏa mãn a b c 1.
Chứng minh rằng: b c 16abc.
Đẳng thức xảy ra khi nào.
Lời giải. Ta có: (a b c)2 (a (b c))2 4a(b c).
Do a b c 1 nên từ bất đẳng thức trên suy ra: 1 4a(b c) b c 4a(b c)2 .
Lại có: (b c)2 4bc b c 16abc.
1
2
1
4
Đẳng thức xảy ra khi a ; b c .
64) Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức: P x 6 3 y 4 y 6 3x 4 ,
Trong đó x, y là các số dương thỏa mãn
1
x
1
y
Lời giải. Ta có: 2
1 1
2.
a b
4
x y 2. Từ đó suy ra: x3 y 3 2; x 2 y 2 2.
x y
Áp dụng bất đẳng thức Min-cốp- xki: a12 b12 a22 b22 (a1 a2 )2 (b1 b2 )2 ,
Từ đó suy ra: P x6 3 y 4 y 6 3x 4 ( x3 y 3 )2 3( x 2 y 2 )2 4.
Ta được Min P = 4 khi x = y = 1.
22
65) Cho a, b, c là ba số thực thỏa mãn hai điều kiện: a + b + c = 1 và
ab bc ca 0. Tìm giá trị nhỏ nhất của: P
2
2
2
5
a b bc c a
ab bc ca
Lời giải. Không mất tính tổng quát giải sử: a > b > c. Khi đó ta có:
A
2
2
2
5
.
a b bc a c
ab bc ca
Sử dụng bất đẳng thức quen thuộc:
1 1
4
2 2
, (m 0, n 0).
m n mn
m2 n2
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi m = n. Ta có:
1
2
5
10
5
1
A 2
ab bc ca a c
ab bc ca
a b bc a c
20 2
20 2
(a c)(a c 4b)
(1 b)(1 3b)
(1).
(3 3b 1 3b) 2
2 3
4 (1 b)(1 3b)
.
4
3
Kết hợp với bất đẳng thức (1) suy ra: A 10 6.
2 6
a
6
a
b
b
c
,3
3
b
1
3
b
,
1
b
Đẳng thức xảy ra khi:
a b c 1
3
2 6
c
6
Lại có: 3(1 b)(1 3b)
Vậy giá trị nhỏ nhất của A=10 6 khi a
1
2 6
2 6
,b ,c
hoặc các hoán vị
3
6
6
66) (Trích đề vào lớp 10 Chuyên Lê Quý Đôn Bình Định năm 2010-2011)
Cho a, b, c là các số thực dương thỏa mãn a + b + c ≤ 1. Chứng minh rằng:
1
1
1
2
2
9.
a 2bc b 2ca c 2ab
2
Lời giải. Với x, y, z là các số thực dương ta có:
1 1 1
9
x y z x yz
Thật vậy, theo bất đẳng thức Cauchy ta có:
1 1 1
1
1 1 1
9
( x y z ) 3 3 xyz .3 3
9
.
xyz
x y z x yz
x y z
Vậy (*) được chứng minh.
Đẳng thức xảy ra khi x = y = z.
Áp dụng BĐT (*) ta có:
1
1
1
9
9
9
2
2
2
9
2
2
2
a 2bc b 2ca c 2ab a b c 2ab 2bc 2ca (a b c )
1
2
Bất đẳng thức đã cho được chứng minh.
Đẳng thức xảy ra khi a = b = c.
23
(*)
67) Cho x, y, z là các số dương thỏa mãn x y 1 z. Tìm giá trị lớn nhất của
biểu thức: P
x3 y 3
( x yz )( y zx )( z xy ) 2
Lời giải. Cho a b c z vào P, biến đổi ta được: P
Vì ( x y)2 4 xy nên P
x
2
x
2
x3 y 3
.
( x y ) 2 ( x 1)3 ( y 1)3
1
x2 y 2
.
4 ( x 1)3 ( y 1)3
Lại có: x 1 1 3 3
x2
27 2
27 2
( x 1)3
x , tương tự ( y 1)3
y .
4
4
4
2
Từ đó: P .
27
Đẳng thức xảy ra khi x y 2; z 5.
2
2
2
Vậy maxP= .
27
68) Cho a, b, c thỏa mãn a > b > c. Chứng minh rằng: a 2 b2 c2 (a b c)2 .
Lời giải. BĐT cần chứng minh tương đương với
a 2 b2 c 2 a 2 b2 c 2 2ab 2bc 2 ac (b c)(b a) 0, (luôn đúng do a > b > c).
69) Chứng minh bất đẳng thức:
1
1
1
1
...
4.
1 2
3 4
5 6
79 80
Lời giải. Đặt
S1
1
1
1
1
1
1
..
, S2
...
.
1 2
3 4
79 80
2 3
4 5
80 81
Khi đó, ta có: S1 S2 81 1 8.
1
Lại có: 2k 2k 1
2k 2k 1
Do đó: S1 S2 nên S1 4.
1
2k 2k 1
2k 1 2k với k 1.
70) (Trích đề thi vào Chuyên KHTN-ĐHQG Hà nội năm 2011-2012)
Với x, y là số thực dương tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức:
P
x3
x3 8 y 3
4 y3
.
y 3 ( x y )3
Lời giải. Ta chứng minh hai bất đẳng thức:
x3
x2
x3 8 y 3 x 2 2 y 2
(1)
và
y3
y2
y 3 ( x y )3 x 2 2 y 2
(2)
x3
x4
2
x 2 y 2 2 xy (luôn đúng)
Thật vậy: BĐT (1) 3
3
2 2
x 8y
(x 2 y )
y3
y4
( x 2 y 2 )( x 2 3 y 2 ) y ( x y )3 .
3
2
2
2 2
y ( x y)
(x 2 y )
2
2
2
2
Ta có: x 3 y x y 2 y 2 2 xy 2 y 2 2 y( x y ).
BĐT (2)
24
1
2
Nên: ( x 2 y 2 )( x 2 3 y 2 ) ( x y ) 2 .2 y ( x y ) y ( x y )3
Suy ra bất đẳng thức (2) luôn đúng.
Từ (1) và (2) ta được P 1.
Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi x = y. Vậy Pmin=1.
71) (Trích đề thi Chuyên KHTN-ĐHQG Hà nội năm 2011-2012- Chuyên toán)
Cho x, y, z là số thực dương thỏa mãn đẳng thức: xy yz zx 5 , tìm giá trị nhỏ
nhất của biểu thức: P
3x 3 y 2 z
6( x 5) 6( y 2 5) ( z 2 5)
2
.
Lời giải. Vì xy yz zx 1. nên ta có:
6( x 2 5) 6( y 2 5) z 2 5 6( x y )( x z ) 6( y z )( y x) ( z x)( z y )
3( x y ) 2( x z ) 3( x y ) 2( y z ) ( z x) ( z x) 9 x 9 y 6 z 3
(3x 3 y 2 z ).
2
2
2
2
2
2
Suy ra: P .
3
Đẳng thức xảy ra khi x = y = 1; z = 2.
2
3
Vậy MinP = .
72) Cho x, y, z là các số thực dương chứng minh rằng:
x2 z 2 z 2 y 2 y 2 x2
0
yz
x y
zx
(1)
Đẳng thức xảy ra khi nào?
x2 z 2 z 2 y 2 y 2 x2
Lời giải. Cách 1. Gọi vế trái BĐT (1) là A ta có: A
yz
x y
zx
1
1 2 1
1 2 1
1
x2
y
z
yz zx
zx x y
x y yz
x2 ( x y)
y 2 ( y z)
z 2 ( z x)
x2 (x2 y2 ) y2 ( y2 z 2 ) z 2 (z 2 x2 )
( y z )( z x ( z x)( x y ) ( x y )( y z )
2( x y )( y z )( z x)
( x 2 y 2 )2 ( y 2 z 2 )2 ( z 2 x 2 )2
.
2( x y )( y z )( z x)
Do x, y, z là các số dương nên A > 0. Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi
x 2 y 2 y 2 z 2 z 2 x 2 x y z.
Cách 2. Do vai trò bình đẳng khi hoán vị vòng quanh x, y, z nên không mất tính
tổng quát, Giả sử: x = max x; y; z . Ta có:
x2 z 2
z2 y2
y2 x2
( x z )( x y ) ( y z ) 2 ( y z )
( x z)
( z x)
( y x)
.
yz
x y
zx
yz
( x y )( z x )
Vì x, y, z là các số dương và x y; x z nên A 0.
( x z )( x y ) 0
x y z.
Đẳng thức xảy ra khi:
yz 0
A
73) (Trích đề thi vào lớp 10 chuyên Hà Tĩnh năm 2011-2012)
Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức:
25