V
vuive_yeudoi
CMR:
$(a^2+b^2+c^2)^2$ \geq $3(a^3b + b^3c+c^3a)$
1. Thứ nhất là đối với mấy cái bậc bốn như này thì nên tham khảo bài viết này của ông Cẩn : http://forum.mathscope.org/showthread.php?t=6428 .
2. Thứ hai là những kiểu biểu diễn thành tổng các lượng không âm như
$$ (a^2+b^2+c^2)^2-3(a^3b+b^3c+c^3a)=\dfrac{1}{2}\left(a^2-b^2+2bc-ab-ac\right)^2+\dfrac{1}{2}\left(b^2-c^2+2ca-bc-ba\right)^2+\dfrac{1}{2}\left(c^2-a^2+2ab-ca-cb\right)^2 $$
ở bên trên không phải là duy nhất .
Thí dụ như có thể dùng đồng nhất hệ số để tìm biểu thức dạng như là
$$ (a^2+b^2+c^2)^2-3(a^3b+b^3c+c^3a)= \sum (m_1 .a^2+m_2. b^2 +m_3 .c^2 +m_4 .ab + m_5 .bc +m_6 .ca)^2 $$
Biểu thức bên trên ứng với $ \displaystyle m_1 = 0 $ .
Với $ \displaystyle m_1 = \frac{1}{2} $ thì
$$ (a^2+b^2+c^2)^2-3(a^3b+b^3c+c^3a) =\sum \left( \frac{1}{2}a^2-\frac{3ab}{4}-\frac{ab\sqrt{5}}{4}+\frac{ac\sqrt{5}}{2}+\frac{b^2 \sqrt{5}}{4}-\frac{b^2}{4}+\frac{3bc}{4}-\frac{bc\sqrt{5}}{4}-\frac{c^2}{4}-\frac{c^2 \sqrt{5}}{4} \right)^2 $$
Thí dụ như vậy .
3. Nhưng mà mấy đẳng thức như thế thì cồng kềnh và khó nhớ quá .
Chuyện làm sao để tìm ra đẳng thức như vậy cũng là không dễ rồi .
Lời giải sau đây thì chắc là nhẹ nhàng hơn .
Bây giờ đặt $ \displaystyle a=x+c \ ; \ b=y+c $ .
Viết bất đẳng thức cần chứng minh thành
$$ f(c)=(x^2-xy+y^2).c^2+(x^3-5x^2y+4xy^2+y^3).c+x^4+2x^2y^2+y^4-3x^3y \ge 0 $$
Xem đó là tam thức bậc hai theo $ \displaystyle c $ .
Có $$ \Delta_{f}=(x^3-5x^2y+4xy^2+y^3)^2-4(x^2-xy+y^2)(x^4+2x^2y^2+y^4-3x^3y)=-3(x^3+y^3-x^2y-2xy^2)^2 \le 0$$
Mà
$$ x^2-xy+y^2 \ge 0 $$
Vậy nên
$$ f(c) \ge 0 $$
Đó là điều cần chứng minh .