Cho $a,b,c\geqslant 0$ thoả mãn $a+b+c=3$. Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức:
$P=(a^{2}+a+1)(b^{2}+b+1)(c^{2}+c+1)$.
Dạng bài tích kiểu này dùng $\text{logarit}$ hóa là hay nhất.
Ta có: $\ln P=\ln\left ( a^{2}+a+1 \right )+\ln \left ( b^{2}+b+1 \right )+\ln \left ( c^{2}+c+1 \right )$
Bằng phương pháp tiếp tuyến, ta sẽ chứng minh: $\ln (a^{2}+a+1)\leq a-1+\ln 3$ $(*)$
Thật vậy, xét hàm số: $f\left ( a \right )=a-1+\ln 3-\ln (a^{2}+a+1)$ trên $\left ( 0;3 \right )$ có:
$f'(a)=1-\frac{2a+1}{a^{2}+a+1}=\frac{a^{2}-a}{a^{2}+a+1}=0\\\Leftrightarrow a=1$
Vì $f'(a)$ đổi dấu từ âm sang dương khi qua điểm $a=1$ nên $f(a)$ đạt giá trị nhỏ nhất tại $a=1$
$\Rightarrow f(a)\geq f(1)=0$ $\Rightarrow (*)$ đúng
Xây dựng các bất đẳng thức tương tự rồi cộng lại, ta được:
$\ln P\leq a+b+c-3+3\ln 3=3\ln 3\Rightarrow P\leq 27$
Vậy $\max P=27$ khi và chỉ khi $a=b=c=1$