Mình thấy bài này rất thú vị, liệu có thể mở rộng lên theo 2 hướng:
1) Luỹ thừa 3, 4, ... n?
2) 4 biến, 5 biến, ... n biến?
1. Mở rộng theo hướng bâng lũy thừa
Một số thành viên của AoPS có đưa ra mở rộng như sau (vẫn chưa có lời giải)
Mở rộng 1. Đặt $F_1(a,b,c)=(a + b + c)\left(\frac{1}{a} + \frac{1}{b} + \frac{1}{c}\right) = N^2,\;(N\geqslant3),$ và $F_n(a,b,c)=(a^n + b^n+ c^n)\left(\frac{1}{a^n} + \frac{1}{b^n} + \frac{1}{c^n}\right).$ Khi đó \[F_n(a,b,c)_{\max} = F_n\left[1,\frac{N-1+\sqrt{(N-3)(N+1)}}{2},\frac{N-1-\sqrt{(N-3)(N+1)}}{2}\right].\]
Mở rộng 2. Đặt $(a + b + c)\left(\frac{1}{a} + \frac{1}{b} + \frac{1}{c}\right) = m+9,\;(m \geqslant 0, n \geqslant 1)$ và $F_n(a,b,c)=(a^n + b^n + c^n)\left(\frac{1}{a^n} + \frac{1}{b^n} + \frac{1}{c^n}\right).$ Khi đó \[F_n(a,b,c)_{\min}=F_n\left(1,1,\frac{m+4+\sqrt{m^2+8m}}{4}\right).\]
2. Mở rộng theo hướng tăng biến số
Bài toán này được Han Jing Jun đề xuất
Mở rộng 3. Cho số nguyên dương $n \geqslant 3$ và các số dương $a_1,a_2,\,\ldots,\,a_n.$ Chứng minh rằng \[\sqrt{\sum_{i=1}^n a_i^2\sum_{i=1}^n \frac{1}{a_i^2}} \leqslant \sqrt{\sum_{i=1}^n a_i\sum_{i=1}^n \frac{1}{a_i}}\left ( \sqrt{\sum_{i=1}^n a_i\sum_{i=1}^n \frac{1}{a_i}}-n+1 \right ).\]