Bài 1a - Bất đẳng thức (cơ bản)
Với \(a, b, c\) là các số thực bất kỳ thỏa mãn \(a \ge b \ge c > 0\), chứng minh:
\[ \frac{a}{b} + \frac{b}{c} + \frac{c}{a} \le \frac{b}{a} + \frac{c}{b} + \frac{a}{c} \]Lời giải: Biến đổi tương đương ta được:
\[ a^2 b + b^2 c + c^2 a \ge a b^2 + b c^2 + c a^2 \iff (a - b)(b - c)(a - c) \ge 0 \]suy ra đpcm.
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi \(a = b\) hoặc \(b = c\).
Bài 1b - Bất đẳng thức (mở rộng)
Với \(n \in \mathbb{N}^*\), \(n \ge 2\) và các số thực \(x_1 \ge x_2 \ge \dots \ge x_n > 0\), chứng minh:
\[ \frac{x_1}{x_2} + \frac{x_2}{x_3} + \dots + \frac{x_{n-1}}{x_n} + \frac{x_n}{x_1} \le \frac{x_2}{x_1} + \frac{x_3}{x_2} + \dots + \frac{x_n}{x_{n-1}} + \frac{x_1}{x_n} \]Lời giải:
Đặt \(\frac{x_1}{x_2} = t_1, \frac{x_2}{x_3} = t_2, \dots, \frac{x_{n-1}}{x_n} = t_{n-1}\) thì \(t_i \ge 1, \forall i = 1, 2, \dots, n - 1\) và \(\frac{x_n}{x_1} = \frac{1}{t_1 t_2 \dots t_{n-1}}\), ta chứng minh:
\[ t_1 + t_2 + \dots + t_{n-1} + \frac{1}{t_1 t_2 \dots t_{n-1}} \le \frac{1}{t_1} + \frac{1}{t_2} + \dots + \frac{1}{t_{n-1}} + t_1 t_2 \dots t_{n-1} \] \[ \iff f(t_1; t_2; \dots; t_{n-1}) = \sum_{i=1}^{n-1} \left( t_i - \frac{1}{t_i} \right) + \frac{1}{t_1 t_2 \dots t_{n-1}} - t_1 t_2 \dots t_{n-1} \le 0 \]Coi \(t_2, t_3, \dots, t_{n-1}\) là tham số, \(f\) là hàm của \(t_1\), ta có:
\[ f'(t_1) = 1 + \frac{1}{t_1^2} - t_2 t_3 \dots t_{n-1} - \frac{1}{t_1^2 \cdot t_2 t_3 \dots t_{n-1}} \] \[ = 1 + \frac{1}{x^2} - M - \frac{1}{M x^2} \quad (\text{với } x = t_1 \ge 1, M = t_2 t_3 \dots t_{n-1} \ge 1) \] \[ = (1 - M) + \frac{1}{x^2} \left( 1 - \frac{1}{M} \right) \] \[ = (1 - M) \left( 1 - \frac{1}{x^2 M} \right) \le 0 \]Suy ra \(f(t_1; t_2; \dots; t_{n-1})\) nghịch biến theo từng biến độc lập, nên
\[ f(t_1; t_2; \dots; t_{n-1}) \le f(1; 1; \dots; 1) = 0 \]ta có đpcm.
Đẳng thức xảy ra khi \(x_1 = x_2 = \dots = x_n\).
Bài 1a - Bất đẳng thức (cơ bản) Với \(a, b, c\) là các số thực bất kỳ thỏa mãn \(a \ge b \ge c > 0\), chứng minh: \[ \frac{a}{b} + \frac{b}{c} + \frac{c}{a} \le \frac{b}{a} + \frac{c}{b} + \frac{a}{c} \] Lời giải: Biến đổi tương đương ta đư…