Áp dụng bất đẳng thức Holder để giải các bài tập sau:
3, Cho $a,b,c,d>0$. Chứng minh rằng: $\sum \left ( \frac{a}{a+b+c} \right )^2\geq \frac{4}{9}$
5, Cho $a,b,c,d\geq 0;ab+bc+ca>0$. Chứng minh rằng: $\sum \sqrt{1+\frac{48a}{b+c}}\geq 15$
$3,$
áp dụng $holder$ ta có $VT[\sum a(a+b+c)]^2\geq (\sum a^{\frac{4}{3}})^3$
do đó cần chứng minh $9(\sum a^{\frac{4}{3}})^3\geq 4[\sum a(a+b+c)]^2$
hay $9(\sum a^{\frac{4}{3}})^3\geq 4[(a+c)^2+(b+d)^2+(a+c)(b+d)]$
ta có $a^{\frac{4}{3}}+c^\frac{4}{3}\geq 2(\frac{a+c}{2})^\frac{4}{3};b^\frac{4}{3}+d^\frac{4}{3}\geq 2(\frac{b+d}{2})^\frac{4}{3}$
do đó cần chứng minh $18[(\frac{a+c}{2})^\frac{4}{3}+(\frac{b+d}{2})^\frac{4}{3}]^3\geq [(a+c)^2+(b+d)^2+(a+c)(b+d)]$
đặt $x=(\frac{a+c}{2})^\frac{1}{3};y=(\frac{b+d}{2})^\frac{1}{3}$ do đó cần chứng minh
$9(x^4+y^4)^3\geq 8(x^6+y^6+x^3y^3)^2\Leftrightarrow 9(\frac{x^2}{y^2}+\frac{y^2}{x^2})^3\geq 8(\frac{x^3}{y^3}+\frac{y^3}{x^3}+1)^2$
đặt $t=\frac{x}{y}+\frac{y}{x}\geq 2$ thì cần chứng minh $9(t^2-2)^3\geq 8(t^3-3t+1)^2\Leftrightarrow (t^4+4t^3+6t^2-8t-20)(t-2)^2\geq 0$
điều này luôn đúng nên có đpcm
$5,$
giả sử $c=min\left \{ a;b;c \right \}$
ta chứng minh $(\sqrt{\frac{a}{b+c}}+\sqrt{\frac{b}{c+a}})^2\geq \frac{4(a+b)}{a +b+2c}$ $*$
áp dụng $holder$ ta có $(\sqrt{\frac{a}{b+c}}+\sqrt{\frac{b}{c+a}})^2[a^2(b+c)+b^2(c+a)]\geq (a+b)^3$
do đó cần chứng minh $4[ab(a+b)+c(a^2+b^2)]\leq (a+b)^2(a+b+2c)\Leftrightarrow (a-b)^2(a+b-2c)\geq 0$
điều này luôn đúng nên $*$ được chứng minh
áp dụng $minakopski$ ta có
$\sqrt{1+\frac{48a}{b+c}}+\sqrt{1+\frac{48b}{c+a}}\geq \sqrt{4+48(\sqrt{\frac{a}{b+c}}+\sqrt{\frac{b}{c+a}})^2}\geq \sqrt{4+48\frac{4(a+b)}{a+b+2c}}=2\sqrt{1+\frac{48(a+b)}{a+b+2c}}$
nên cần chứng minh $2\sqrt{1+\frac{48(a+b)}{a+b+2c}}+\sqrt{1+\frac{48c}{a+b}}\geq 15$
đặt $\sqrt{1+\frac{48c}{a+b}}=t\Rightarrow 0\leq t\leq 1;\frac{2c}{a+b}=\frac{1+2t^2}{3}$
$1+\frac{48(a+b)}{a+b+2c}=1+\frac{48}{1+\frac{2c}{a+b}}=\frac{2t^2+t+147}{2t^2+t+3}$
do đó ta cần chứng minh $\sqrt{\frac{2t^2+t+147}{2t^2+t+3}}\geq 7-2t\Leftrightarrow 4t(2t-9)(t-1)^2\geq 0$
điều này luôn đúng vì $0\leq t\leq 1$
do đó có đpcm