Bài 107:
Cho 3 số thực $a, b, c$ thỏa mãn $a+b+c=1$. Chứng minh:
$\frac{a}{{{a^2} + 1}} + \frac{b}{{{b^2} + 1}} + \frac{c}{{{c^2} + 1}} \le \frac{9}{{10}}$(Poland MO 1992)
Theo Dirichlet ta giả sử $(3b-1)(3c-1)\geq 0\Leftrightarrow b^2+c^2\leq \frac{1}{9}+\left ( b+c-\frac{1}{3} \right )^2=\frac{1}{9}+\left ( \frac{2}{3}-a \right )^2$
Ta có BĐT tương đương với:
$\frac{a}{a^2+1}\leq \left ( \frac{1}{2}-\frac{b}{b^2+1} \right )+\left (\frac{1}{2}-\frac{c}{c^2+1} \right )-\frac{1}{10}\Leftrightarrow \frac{(b-1)^2}{b^2+1}+\frac{(c-1)^2}{c^2+1}\geq \frac{1}{5}+\frac{2a}{a^2+1}$
Mặt khác theo Cauchy - Schwarz ta có:
$\frac{(b-1)^2}{b^2+1}+\frac{(c-1)^2}{c^2+1}\geq\frac{(b+c-2)^2}{b^2+c^2+2}=\frac{(1+a)^2}{(b^2+c^2)+2}\geq \frac{(1+a)^2}{\frac{1}{9}+2+\left ( \frac{2}{3}-a \right )^2}=\frac{9(a+1)^2}{23-12a+9a^2}$
Vây ta đưa BĐT về BĐT 1 biến:
$\frac{9(1+a)^2}{23-12a+9a^2}\geq \frac{a^2+10a+1}{5(1+a^2)}\Leftrightarrow (3a-1)^2(2a^2+2a+11)\geq 0$
Vậy ta có đpcm
p/s: Anh tr2512 xem lại hộ em nguồn bài toán bởi vì em làm 1 lần rồi và nó ghi là 1996 chứ không phải 1992. Em cảm ơn ...