Bài 19 : Cho các số dương $a,b,c$ thỏa mãn $a^{2}+b^{2}+c^{2}+abc=4$. Chứng minh rằng :
$$a\sqrt{4-a^2}+a\sqrt{4-b^2}+a\sqrt{4-a^2}\leq 3\sqrt{3}$$
Ta đổi biến $a=2x,b=2y,c=2z$ thì giả thiết trở thành :
$x^2+y^2+z^2+2xyz=1$
Và cần chứng minh :
$$x\sqrt{1-x^2}+y\sqrt{1-y^2}+z\sqrt{1-z^2}\leq \dfrac{3\sqrt{3}}{4}$$
Đổi biến lượng giác :
$x=cosA,y=cosB,z=cosC,\;A+B+C=\pi$ thì cần chứng minh :
$$sinA.cosA+sinB.cosB+sinC.cosC\leq \dfrac{3\sqrt{3}}{4}$$
Chú ý rằng hai dãy $\left ( sinA,sinB,sinC \right ),(cosA,cosB,cosC)$ là ngược chiều. Áp dụng BĐT $Tchebyshev$ ta được :
$$sinA.cosA+sinB.cosB+sinC.cosC\leq \dfrac{1}{3}(sinA+sinB+sinC)(cosA+cosB+cosC)\leq \dfrac{1}{3}.\dfrac{3\sqrt{3}}{2}.\dfrac{3}{2}=\dfrac{3\sqrt{3}}{4}$$
Đây là điều cần chứng minh.