Bài 2
Cho $a_{1},a_{2},...,a_{k}$ là các số thực dương thỏa $a_{1}a_{2}...a_{k}=\alpha$. Chứng minh rằng:
$a_{1}+a_{2}+...+a_{k}\geq \alpha _{1}p_{1}+\alpha _{2}p_{2}+...+\alpha _{j}p_{j}$
Biết rằng $\alpha =p_{1}^{\alpha _{1}}p_{2}^{\alpha _{2}}...p_{j}^{\alpha_{j}}$ và $p_{i}$ là các số nguyên tố
Nhận xét: Nếu $a,b\geq 2$ thì $ab\geq a+b$
Thật vậy: $ab\geq a+b$ $\Rightarrow 2ab\geq 2a+2b\Rightarrow a\left ( b-2 \right )+b\left ( a-2 \right )$ (đúng)
Nếu trong tích $a_{1}a_{2}...a_{n}=\alpha$ có một thữa số $a_{j}=4$ thì ta thay $a_{j}=2.2$ .Lúc đó ta có:
$\left\{\begin{matrix} a_{1}a_{2}...a_{k}=a_{1}a_{2}...a_{j-1}.2.2.a_{j+1}...a_{k}=\alpha \\a_{1}+a_{2}+...+a_{k}=a_{1}+a_{2}+...+a_{j-1}+2+2+a_{j+1}+...+a_{k} \end{matrix}\right.$
(nghĩa là trong trường hợp này tích và tổng $a_{1},a_{2},...a_{k}$$a_{1},a_{2},...a_{k}$ có một thừa số $a_{j}$ là hợp số >4.Thay $a_{j}$ bằng phân tích ra thừ số nguyên tố của nó,chẳng hạn $a_{j}=q_{1}^{\beta _{1}}q_{2}^{^{\beta _{_{2}}}}...q_{s}^{\beta _{s}}$ ,ở đây $q_{1},q_{2},...,q_{s}$ là các số nguyên tố (dĩ nhiên $\geq 2$ và $\beta _{1},\beta _{2},...\beta _{s}$ là các số nguyên dương.Theo nhận xét trên (áp dụng nhiều lần; mỗi lần với một thừa số một),ta có:
$a_{j}\geq q_{1}+...+q_{1}+....+q_{s}+...+q_{s}=\beta _{1}q_{1}+...+\beta _{s}q_{s}$
mặt khác $a_{1}a_{2}...s_{j}...a_{k}=a_{1}a_{2}...a_{j-1}\left ( q_{1}^{\beta _{1}}...q_{s}^{\beta _{s}} \right )a_{j+1}...a_{k}=\alpha$
Lần lượt thay $a_{1},a_{2},...,a_{k}$ bằng các phân tích ra thừa số nguyên tố của nó ta được đpcm