Trần Tuấn Ngọc

Giới thiệu về bản thân

Thử phiên bản mới Thử phiên bản mới
Chào mừng bạn đến với trang cá nhân của Trần Tuấn Ngọc
xếp hạng Ngôi sao 1 ngôi sao 2 ngôi sao 1 Sao chiến thắng
0
xếp hạng Ngôi sao 1 ngôi sao 2 ngôi sao 1 Sao chiến thắng
0
xếp hạng Ngôi sao 1 ngôi sao 2 ngôi sao 1 Sao chiến thắng
0
xếp hạng Ngôi sao 1 ngôi sao 2 ngôi sao 1 Sao chiến thắng
0
xếp hạng Ngôi sao 1 ngôi sao 2 ngôi sao 1 Sao chiến thắng
0
xếp hạng Ngôi sao 1 ngôi sao 2 ngôi sao 1 Sao chiến thắng
0
xếp hạng Ngôi sao 1 ngôi sao 2 ngôi sao 1 Sao chiến thắng
0
(Thường được cập nhật sau 1 giờ!)

Ta có a + b + c + ab + bc + ca = 6abc. Chia cả hai vế cho abc, ta được:

\frac{1}{bc} + \frac{1}{ac} + \frac{1}{ab} + \frac{1}{c} + \frac{1}{a} + \frac{1}{b} = 6

Đặt x = \frac{1}{a}, y = \frac{1}{b}, z = \frac{1}{c}. Ta có:

xy + yz + zx + x + y + z = 6

Cần chứng minh: x^2 + y^2 + z^2 \geq 3

Ta có:

(x + y + z)^2 = x^2 + y^2 + z^2 + 2(xy + yz + zx)

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz:

x^2 + y^2 + z^2 \geq \frac{(x + y + z)^2}{3}

Từ xy + yz + zx + x + y + z = 6, ta có xy + yz + zx = 6 - (x + y + z).

Do đó:

(x + y + z)^2 = x^2 + y^2 + z^2 + 2(6 - (x + y + z))

x^2 + y^2 + z^2 = (x + y + z)^2 - 12 + 2(x + y + z)

Đặt t = x + y + z. Khi đó, ta cần chứng minh:

t^2 - 12 + 2t \geq 3

t^2 + 2t - 15 \geq 0

(t - 3)(t + 5) \geq 0

Vì x, y, z > 0 nên t = x + y + z > 0. Do đó t + 5 > 0. Vậy cần chứng minh t - 3 \geq 0 hay t \geq 3.

Áp dụng bất đẳng thức AM-GM cho ba số dương xy, yz, zx, ta có:

xy + yz + zx \geq 3\sqrt{(xyz)^2}

Áp dụng bất đẳng thức AM-GM cho ba số dương x, y, z, ta có:

x + y + z \geq 3\sqrt{xyz}

x + y + z + xy + yz + zx = 6

Đặt u = x + y + z và v = xy + yz + zx. Ta có u + v = 6.

Ta có u \geq 3\sqrt{xyz} và v \geq 3\sqrt{(xyz)^2}.

Suy ra: xyz \leq \frac{u^3}{27} và (xyz)^2 \leq \frac{v^3}{27}.

Từ u + v = 6, ta có v = 6 - u.

Ta cần chứng minh t \geq 3.


Áp dụng bất đẳng thức AM-GM, ta có a+b+c \geq 3\sqrt{abc} và ab+bc+ca \geq 3\sqrt{(abc)^2}. Do đó 6abc= a+b+c+ab+bc+ca \geq 3\sqrt{abc} + 3\sqrt{(abc)^2}. Đặt t = \sqrt{abc}, ta có 6t^3 \geq 3t + 3t^2, suy ra 2t^3 \geq t+t^2, hay 2t^2 \geq 1+t, vì t>0. Suy ra 2t^2-t-1 \geq 0, hay (t-1)(2t+1) \geq 0. Vì 2t+1>0 nên t-1 \geq 0, suy ra t \geq 1. Vậy abc \geq 1.

Áp dụng bất đẳng thức AM-GM, ta có \frac{1}{a^2} + \frac{1}{b^2} + \frac{1}{c^2} \geq 3\sqrt{\frac{1}{(abc)^2}} \geq 3, vì abc \geq 1.

Vậy \frac{1}{a^2} + \frac{1}{b^2} + \frac{1}{c^2} \geq 3.

Đặt f(x,y) = x^2 + y^2 + xy - 3x - 3y + 3.


Xét phép đổi biến: u = x-1 và v = y-1.

Khi đó, x = u+1 và y = v+1.

Thay x và y vào biểu thức f(x,y):

f(u+1, v+1) = (u+1)^2 + (v+1)^2 + (u+1)(v+1) - 3(u+1) - 3(v+1) +

3

= (u^2 + 2u + 1) + (v^2 + 2v + 1) + (uv + u + v + 1) - (3u + 3) -

(3v + 3) + 3

= u^2 + 2u + 1 + v^2 + 2v + 1 + uv + u +

v + 1 - 3u - 3 - 3v - 3 + 3


Gom các số hạng theo u, v và hằng số:

= u^2 + v^2 + uv + (2u + u - 3u) + (2v + v - 3v) + (1 + 1 + 1 - 3 - 3 + 3)

= u^2 + v^2 + uv + 0u + 0v + 0

= u^2 + uv + v^2


Bây giờ, ta cần chứng minh u^2 + uv + v^2 \ge 0.

Ta có thể viết lại biểu thức này như sau:

u^2 + uv + v^2 = u^2 + uv + \frac{1}{4}v^2 + \frac{3}{4}v^2

= (u + \frac{1}{2}v)^2 + \frac{3}{4}v^2


Vì (u + \frac{1}{2}v)^2 \ge 0 và \frac{3}{4}v^2 \ge 0 với mọi số thực u, v, nên tổng của chúng cũng không âm:

(u + \frac{1}{2}v)^2 + \frac{3}{4}v^2 \ge 0

Do đó, u^2 + uv + v^2 \ge 0.


Thay u = x-1 và v = y-1 trở lại, ta có:

x^2 + y^2 + xy - 3x - 3y + 3 \ge 0


Dấu bằng xảy ra khi u = 0 và v = 0, tức là x-1 = 0 và y-1 = 0, hay x=1 và y=1

Ta có bất đẳng thức quen thuộc: x^2 - xy + y^2 \ge \frac{1}{4}(x+y)^2 với mọi số thực x, y.

Để chứng minh bất đẳng thức này, ta biến đổi như sau:

x^2 - xy + y^2 - \frac{1}{4}(x+y)^2 = x^2 - xy + y^2 -

\frac{1}{4}(x^2 + 2xy + y^2)

= x^2 - xy + y^2 - \frac{1}{4}x^2 - \frac{1}{2}xy - \frac{1}{4}y^2

= \frac{3}{4}x^2 - \frac{3}{2}xy + \frac{3}{4}y^2

= \frac{3}{4}(x^2 - 2xy + y^2) = \frac{3}{4}(x-y)^2.

Vì \frac{3}{4}(x-y)^2 \ge 0 với mọi x, y, nên ta có x^2 - xy + y^2 \ge \frac{1}{4}(x+y)^2.

Do a, b, c là các số dương, nên a+b > 0, b+c > 0, c+a > 0. Lấy căn bậc hai hai vế của bất đẳng thức trên, ta được:

\sqrt{a^2 - ab + b^2} \ge \sqrt{\frac{1}{4}(a+b)^2} = \frac{|a+b|}{2}.

Vì a, b dương nên a+b > 0, do đó |a+b| = a+b.

Vậy ta có:

\sqrt{a^2 - ab + b^2} \ge \frac{a+b}{2} (1)


Tương tự, ta cũng có:

\sqrt{b^2 - bc + c^2} \ge \frac{b+c}{2} (2)

\sqrt{c^2 - ca + a^2} \ge \frac{c+a}{2} (3)


Cộng vế theo vế của ba bất đẳng thức (1), (2), (3):

\sqrt{a^2 - ab + b^2} + \sqrt{b^2 - bc + c^2} + \sqrt{c^2 - ca + a^2} \ge \frac{a+b}{2} +

\frac{b+c}{2} + \frac{c+a}{2}

\ge \frac{2a+2b+2c}{2} = a+b+c


Theo giả thiết, a+b+c = 3.

Do đó:

\sqrt{a^2 - ab + b^2} + \sqrt{b^2 - bc + c^2} + \sqrt{c^2 - ca + a^2} \ge 3


Dấu bằng xảy ra khi a=b, b=c, c=a, tức là a=b=c.

Vì a+b+c=3, nên dấu bằng xảy ra khi a=b=c=1.

Chứng minh a^2 - ab + b^2 \geq 0:


a^2 - ab + b^2 = a^2 - ab + \frac{1}{4}b^2 + \frac{3}{4}b^2 =

\left(a - \frac{1}{2}b\right)^2 + \frac{3}{4}b^2


Vì \left(a - \frac{1}{2}b\right)^2 \geq 0 và \frac{3}{4}b^2 \geq 0 với mọi a, b, nên a^2 - ab + b^2 \geq 0.

Dấu đẳng thức xảy ra khi a - \frac{1}{2}b = 0 và b = 0, tức là a = 0 và b = 0.


Chứng minh a^2 - ab + b^2 \geq \frac{1}{4}(a+b)^2:

Ta có:


a^2 - ab + b^2 \geq \frac{1}{4}(a+b)^2 \\

\Leftrightarrow a^2 - ab + b^2 \geq \frac{1}{4}(a^2 + 2ab + b^2) \\

\Leftrightarrow 4a^2 - 4ab + 4b^2 \geq a^2 +

2ab + b^2 \\

\Leftrightarrow 3a^2 - 6ab + 3b^2 \geq 0 \\

\Leftrightarrow 3(a^2 - 2ab + b^2) \geq 0 \\

\Leftrightarrow 3(a-b)^2 \geq 0


Bất đẳng thức 3(a-b)^2 \geq 0 luôn đúng với mọi a, b.

Dấu đẳng thức xảy ra khi a - b = 0, tức là a = b.

Vì z \geq y \geq x \geq 0, ta có:


\begin{aligned} & x - y \leq 0 \\ & x - z \leq 0 \\ & y - z \leq 0 \\ & y - x \geq 0 \\ & z - x \geq 0 \\ & z - y \geq 0 \end{aligned}


Do đó:


\begin{aligned} & x(x-y)(x-z) \geq 0 \\ & y(y-z)(y-x) \leq 0 \\ & z(z-x)(z-y) \geq 0 \end{aligned}


Đặt A = x(x-y)(x-z) + y(y-z)(y-x) + z(z-x)(z-y)

Khai triển biểu thức A, ta được:


\begin{aligned} A &= x(x^2 - xz - xy + yz) + y(y^2 - yx - yz + xz) + z(z^2 - zy - zx + xy) \\ &= x^3 - x^2z - x^2y + xyz + y^3 - y^2x - y^2z + xyz + z^3 - z^2y - z^2x + xyz \\ &= x^3 + y^3 + z^3 - x^2z - x^2y - y^2x - y^2z - z^2y - z^2x + 3xyz \\ &= x^3 + y^3 + z^3 + 3xyz - x^2(y+z) - y^2(x+z) - z^2(x+y) \end{aligned}


Ta cần chứng minh A \geq 0.


Vì z \geq y \geq x \geq 0, ta có thể viết lại biểu thức A như sau:


A = x(x-y)(x-z) + y(y-z)(y-x) + z(z-x)(z-y)


Đặt x = a, y = a + b, z = a + b + c với a, b, c \geq 0. Khi đó:


\begin{aligned} A &= a(a - (a+b))(a - (a+b+c)) + (a+b)(a+b - (a+b+c))(a+b - a) + (a+b+c)(a+b+c - a)(a+b+c - (a+b)) \\ &= a(-b)(-b-c) + (a+b)(-c)(b) + (a+b+c)(b+c)(c) \\ &= a(b^2 + bc) - abc - b^2c + (a+b+c)(bc + c^2) \\ &= ab^2 + abc - abc - b^2c + abc + ac^2 + b^2c + bc^2 + bc^2 + c^3 \\ &= ab^2 + abc + ac^2 + 2bc^2 + c^3 \\ &= a(b^2 + bc + c^2) + c^2(2b + c) \end{aligned}


Vì a, b, c \geq 0, nên A \geq 0. Vậy bất đẳng thức được chứng minh.