Làm nốt bài 2
Lời giải:Nếu có 2 trong 3 số $x,y,z$ bằng nhau thì dễ thấy đpcm.
Xét $0<z<y<x$.
\[
\begin{array}{l}
x^a \left( {y^b - z^b } \right) + y^a \left( {z^b - x^b } \right) + z^a \left( {x^b - y^b } \right) \ge 0 \\
\Leftrightarrow x^a \left( {y^b - z^b } \right) + y^a \left( {z^b - y^b + y^b - x^b } \right) + z^a \left( {x^b - y^b } \right) \ge 0 \\
\Leftrightarrow \left( {x^a - y^a } \right)\left( {y^b - z^b } \right) \ge \left( {y^a - z^a } \right)\left( {x^b - y^b } \right) \\
\Leftrightarrow \frac{{x^a - y^a }}{{x^b - y^b }} \ge \frac{{y^a - z^a }}{{y^b - z^b }}\left( 1 \right) \\
\end{array}
\]
Đặt $f(t)=t^a$ với $\mathbb{D}_f=(0;+\infty)$
$g(t)=t^b$ với $\mathbb{D}_g=(0;+\infty)$.
Vì $f(t);g(t)$ liên tục trên $[y;x]$ và có đạo hàm trên $(y;x)$ nên theo định lý Cauchy, tồn tại $c\in (y;x)$ sao cho
\[
\frac{{f\left( x \right) - f\left( y \right)}}{{g\left( x \right) - g\left( y \right)}} = \frac{{f'\left( c \right)}}{{g'\left( c \right)}} \Leftrightarrow \frac{{x^a - y^a }}{{x^b - y^b }} = \frac{{ac^{a - 1} }}{{bc^{b - 1} }} = \frac{a}{b}c^{a - b}
\]
Tương tự
\[
\exists d \in \left( {z;y} \right):\frac{{f\left( y \right) - f\left( z \right)}}{{g\left( y \right) - g\left( z \right)}} = \frac{{f'\left( d \right)}}{{g'\left( d \right)}} \Leftrightarrow \frac{{y^a - z^a }}{{y^b - z^b }} = \frac{{ad^{a - 1} }}{{bd^{b - 1} }} = \frac{a}{b}d^{a - b}
\]
Do đó, (1) trở thành
\[
\frac{a}{b}c^{a - b} \ge \frac{a}{b}d^{a - b} \Leftrightarrow \left( {\frac{c}{d}} \right)^{a - b} \ge 1
\]
BĐT cuối đúng vì $c>y>d$ và $a-b \ge 0$. Vậy (1) đúng. Suy ra đpcm.