$\boxed{\textbf{Bài Toán 39}}$ Cho $a,b,c$ là các số thực không âm thỏa mãn $a+b+c=5$. Chứng minh rằng:
\[|(a^2-b^2)(b^2-c^2)(c^2-a^2) \le \sqrt{5}\]
Anh Drago nên gõ đề ra để tránh die ảnh
Hình như giả thiết bài này phải là $a+b+c=\sqrt{5}$ chứ ạ...
Đặt $P=\begin{vmatrix} (a^{2}-b^{2})(b^{2}-c^{2})(c^{2}-a^{2}) \end{vmatrix}$
Giả sử $c=min{a, b, c}$ ta chỉ cần xét $b\geq a.$ Đặt $\left\{\begin{matrix} x=\sqrt{a^{2}-c^{2}} & & \\ y=\sqrt{b^{2}-c^{2}} & & \end{matrix}\right.$ $\Leftrightarrow \left\{\begin{matrix} a=\sqrt{x^{2}+c^{2}} & & \\ b=\sqrt{y^{2}+c^{2}} & & \end{matrix}\right.$
Khi đó: $a+b+c=\sqrt{5}=\sqrt{x^{2}+c^{2}}+\sqrt{y^{2}+c^{2}}+c\geq x+y.$
Và $P\leq x^{2}y^{2}(y^{2}-x^{2}).$
Mà $4xy+(x-y)^{2}=(x+y)^{2}.$ Từ đó áp dụng bất đẳng thức $AM-GM$ ta có:
$P^{2}\leq (x+y)^{2}.xy.xy.xy.xy.(x-y)^{2}\leq (x+y)^{2}.\left [ \frac{4xy+(x-y)^{2}}{5} \right ]^{5}=\frac{(x+y)^{12}}{3125}\leq 5.$ Từ đây ta có $P\leq \sqrt{5}.$
Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi $(a, b, c)=(\frac{\sqrt{5}-1}{2}, \frac{\sqrt{5}+1}{2}, 0).$ Kết thúc chứng minh.