Cách 2 cho bài 2:
Đặt $x=\sqrt{a+b}$ và $y,z$ tương tự, từ đó ta có $a=\frac{x^{2}+z^{2}-y^{2}}{2}$ và cũng tương tự cho $b,c$
Từ đó ta có
$\left | P \right |=\left | \sum \frac{a-b}{\sqrt{a+b}} \right |$
$=\left | \sum \frac{(x^{2}+z^{2}-y^{2})-(x^{2}+y^{2}-z^{2})}{2x} \right |$
$=\left |\sum \frac{(z^{2}-x^{2})}{x} \right |=\left | \sum \frac{(x-y)(y-z)(z-x)(x+y+z)}{xyz} \right |$
$=\left | \frac{(x^{2}-y^{2})(y^{2}-z^{2})(z^{2}-x^{2})}{xyz(x+y)(y+z)(z+x)} \right |$
$=\left | \frac{(a-b)(b-c)(c-a)(\sqrt{a+b}+\sqrt{b+c}+\sqrt{c+a})}{\sqrt{(a+b)(b+c)(c+a)}(\sqrt{a+b}+\sqrt{a+c})(\sqrt{b+c}+\sqrt{c+a})(\sqrt{b+c}+\sqrt{b+a})} \right |$
Đặt $c= \min \{a,b,c\}$, ta có các nhận xét
- $\left | (a-b)(b-c)(c-a) \right |\leq \left | ab(a+b) \right |$
- $\frac{1}{\sqrt{(a+b)(b+c)(c+a)}}\leq \frac{1}{ab(a+b)}$
- $\frac{1}{(\sqrt{a+b}+\sqrt{a+c})(\sqrt{b+c}+\sqrt{b+a})}\leq \frac{1}{(\sqrt{a}+\sqrt{a+b})(\sqrt{b}+\sqrt{a+b})}$
Và
- $\frac{\sqrt{a+b}+\sqrt{b+c}+\sqrt{c+a}}{\sqrt{b+c}+\sqrt{c+a}}= 1+\frac{\sqrt{a+b}}{\sqrt{a+c}+\sqrt{b+c}}\leq 1+ \frac{\sqrt{a+b}}{\sqrt{a}+\sqrt{b}}$
Từ các bất đẳng thức trên ta có
$\left | P \right |\leq \frac{\left | (ab(a-b)) \right |(\sqrt{a}+\sqrt{b}+\sqrt{a+b})}{\sqrt{ab(a+b)}(\sqrt{a}+\sqrt{a+b})(\sqrt{b}+\sqrt{a+b})}$
$=\left | \frac{a-b}{\sqrt{a+b}}+\sqrt{b}-\sqrt{a} \right |=\frac{1}{\sqrt{a+b+c}}\left | \frac{a-b}{\sqrt{a+b}}+\sqrt{b}-\sqrt{a} \right |$
$\leq \frac{1}{\sqrt{a+b}}\left | \frac{a-b}{\sqrt{a+b}}+\sqrt{b}-\sqrt{a} \right |=\left | \frac{a-b}{a+b}+\frac{\sqrt{b}-\sqrt{a}}{\sqrt{a+b}} \right |$
Đặt $x= \frac{a}{a+b}\Rightarrow \frac{b}{b+a}=1-x$
Suy ra $\frac{a-b}{a+b}+\frac{\sqrt{a}-\sqrt{b}}{\sqrt{a+b}}=x-(1-x)+\sqrt{1-x}-\sqrt{x}=2x-\sqrt{x}+\sqrt{1-x}-1=f(x)$
$\Rightarrow f'(x)=2-\frac{1}{2\sqrt{x}}-\frac{1}{2\sqrt{1-x}}$
Giải phương trình $f'(x)=0$ ta có 2 nghiệm $x_{1}$ và $x_{2}$ là $\frac{8\pm \sqrt{46-2\sqrt{17}}}{16}$ và ta có $f(x_{1})\geq f(x)\geq f(x_{2})$
Từ đó tìm được $\min$ và $\max$ của $P$