2) Cho $a,b,c\in [ \frac{1}{2},2 ]$. Chứng minh rằng: $(a+b+c)(\frac{1}{a}+\frac{1}{b}+\frac{1}{c})\leq \frac{225}{16}$
Bài này C/m $\leq \frac{27}{2}$
Bài này có thể dùng định lý sau
Xét hàm số $f(x)=ax^2+bx+c$ trên miền $D=[x_1;x_2]$.
Đặt $m=min\begin{Bmatrix} f(x_1);f(x_2) \end{Bmatrix}$ và $M=max\begin{Bmatrix} f(x_1);f(x_2) \end{Bmatrix}$.
Vậy khi $a>0$ thì $f(x) \leq M$
Áp dụng vào bài toán. Quy đồng mẫu số ta cần C/m $2(a+b+c)(ab+bc+ca)-27abc\leq 0$
Cố định $b,c$ ta thấy $f(a)$ là một tam thức bậc $2$ với hệ số cao nhất dương nên GTLN mà hàm số đạt được tại
$a=\frac{1}{2}$ hoặc $a=2$
Tương tự $f(b);f(c)$. Do tính hoán vị nên ta chỉ cần xét $4$ trường hợp sau
$(a;b;c)=(2;2;2);(\frac{1}{2};\frac{1}{2};\frac{1}{2});(\frac{1}{2};\frac{1}{2};2);(2;2;\frac{1}{2})$
Bằng tính toán trực tiếp ta thấy BĐT đúng
Vậy BĐT được C/m. Dấu "=" $\Leftrightarrow$ trong $a,b,c$ có hai số bằng $\frac{1}{2}$, một số bằng $2$ hoặc có hai số bằng $2$, một số bằng $\frac{1}{2}$