Cho $x,y,z>0$ thỏa mãn điều kiện $\frac{1}{x}+\frac{1}{y}+\frac{1}{z}=4$ CMR: $\frac{1}{2x+y+z}+\frac{1}{x+2y+z}+\frac{1}{x+y+2z}\leq1$
2 câu trả lời
Ta chứng minh $\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}\ge \dfrac{4}{a+b}$
BĐT tương đương: $\dfrac{a+b}{ab}\ge \dfrac{4}{a+b}$
$\Leftrightarrow (a+b)^2\ge 4ab$
$\Leftrightarrow (a-b)^2\ge 0$(luôn đúng)
Áp dụng ta có:
$\dfrac{1}{2x+y+z}=\dfrac{1}{x+y+x+z}\le \dfrac{1}{4}(\dfrac{1}{x+y}+\dfrac{1}{x+z})\le \dfrac{1}{16}(\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{z})$
Chứng minh tương tự: $\dfrac{1}{x+2y+z}\le \dfrac{1}{16}(\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z});\dfrac{1}{x+y+2z}\le \dfrac{1}{16}(\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{z}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z})$
Cộng vế theo vế ta được:
$\dfrac{1}{2x+y+z}+\dfrac{1}{x+2y+z}+\dfrac{1}{x+y+2z}\\ \le \dfrac{1}{16}(\dfrac{2}{x}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z})+\dfrac{1}{16}(\dfrac{1}{x}+\dfrac{2}{y}+\dfrac{1}{z})+\dfrac{1}{16}(\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{2}{z})\\ \le \dfrac{1}{16}(\dfrac{2}{x}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z}+\dfrac{1}{x}+\dfrac{2}{y}+\dfrac{1}{z}+\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{2}{z})\\ \le \dfrac{1}{16}(\dfrac{4}{x}+\dfrac{4}{y}+\dfrac{4}{z})=\dfrac{1}{16}.4(\dfrac{1}{x}+\dfrac{1}{y}+\dfrac{1}{z})=\dfrac{1}{4}.4=1(ĐPCM)$
Đẳng thức xảy ra khi $x=y=z=\dfrac{3}{4}$
Ta sẽ chứng minh với `a,b>0` luôn có BĐT :
`1/(a+b)\le 1/4 (1/a+1/b)` (*)
Thật vậy áp dụng BĐT Cộng mẫu cho 2 số dương `1/a,1/b` ta được :
`1^2/a+1^2/b>=(1+1)^2/(a+b)=4/(a+b)`
`-> 1/(a+b)\le 1/4 (1/a+1/b)`
Trở lại bài :
Áp dụng BĐT (*) ta được :
`1/(2x+y+z)\le 1/4 (1/(2x) +1/(y+z))=1/(8x) + 1/4 . 1/(y+z)`
Tiếp tục áp dụng BĐT (*) ta được :
`1/(2x+y+z)\le 1/(8x) + 1/4 . 1/4 (1/y+1/z) =1/(8x) + 1/(16y) +1/(16z)`
Tương tự :
`1/(x+2y+z)\le 1/(8y) + 1/(16x) + 1/(16z)`
`1/(x+y+2z)\le 1/(8z) + 1/(16x) + 1/(16y)`
`-> 1/(2x+y+z)+1/(x+2y+z)+1/(x+y+2z)\le 1/4 (1/x+1/y+1/z)=1/4 . 4`
`->1/(2x+y+z)+1/(x+2y+z)+1/(x+y+2z)\le 1`
Dấu "`=`" xảy ra khi :
`x=y=z` mà `1/x+1/y+1/z=4`
`-> 3/x = 4-> x=3/4`
`->x=y=z=3/4`