Cho a, b, c>0. Tìm GTLN của: $\sum \frac{a(b+c)}{a^{2}+(b+c)^{2}}$
Đặt $P=\sum \frac{a(b+c)}{a^2+(b+c)^2}$
Biến đổi $\frac{1}{2}-\frac{a(b+c)}{a^{2}+\left ( b+c \right )^{2}}=\frac{(b+c-a)^{2}}{2(a^{2}+(b+c)^{2})}$
Do đó $3-2P=\sum \frac{(b+c-a)^{2}}{a^{2}+(b+c)^{2}}$.Ta sẽ chứng minh $\sum \frac{(b+c-a)^{2}}{a^{2}+(b+c)^{2}}\geqslant \frac{3}{5}$
Đặt $x=\frac{b+c}{a};y=\frac{c+a}{b};z=\frac{a+b}{c}$ thì $x,y,z>0$.BĐT cần chứng minh tương đương với $\sum \frac{(x-1)^{2}}{x^{2}+1}\geqslant \frac{3}{5}$
Theo C-S:
$$\sum \frac{(x-1)^{2}}{x^{2}+1}\geqslant \frac{(x+y+z-3)^{2}}{x^{2}+y^{2}+z^{2}+3}$$
Ta chỉ cần chứng minh:
$$\frac{(x+y+z-3)^{2}}{x^{2}+y^{2}+z^{2}+3}\geqslant \frac{3}{5}\Leftrightarrow \left ( \sum x \right )^{2}-15\sum x+3\sum xy+18\geqslant 0$$
Mặt khác,theo BĐT Schur:
$$\frac{(a+b)(b+c)}{ac}+\frac{(b+c)(c+a)}{ab}+\frac{(c+a)(a+b)}{bc}\geqslant 2\left ( \frac{a+b}{c}+\frac{b+c}{a}+\frac{c+a}{b} \right ) \Leftrightarrow \sum xy \geqslant 2\sum x$$
Do đó:
$$\left ( \sum x \right )^{2}-15\sum x+3\sum xy+18\geqslant \left ( \sum x \right )^{2}-9\sum x+18=\left ( \sum x -6\right )\left ( \sum x -3 \right )\geqslant 0$$
do $\sum x \geqslant 6$
Vậy $P \leqslant \frac{6}{5}$ .Đẳng thức xảy ra khi $x=y=z$ hay $a=b=c$.
- perfectstrong, nhungvienkimcuong, tpdtthltvp và 5 người khác yêu thích