Cho các số thực không âm thoả mãn [tex]a+b+c=1[/tex] tìm giá trị lớn nhất của biểu thức:
[tex]M=\frac{1+a^2}{1+b^2}+\frac{1+b^2}{1+c^2}+\frac{1+c^2}{1+a^2}[/tex]
Cách 1::
[TEX]x=1+a^2, y=1+b^2, z=1+c^2[/TEX]
[TEX]gt\Rightarrow a,b,c \in[0,1]\Rightarrow x,y,z\in[1,2][/TEX]
=>?? Max: [TEX]M=\frac{x}{y}+\frac{y}{z}+\frac{z}{x}[/TEX]
Không mất tính TQ: giả sử [TEX]x\ge y\ge z\Rightarrow (y-x)(y-z)\le 0\Leftrightarrow \frac{x}{y}+\frac{y}{z}\le\frac{x}{z}+1[/TEX]
Do [TEX]x,y,z\in[1,2]\Leftrightarrow (2x-z)(2z-x)\ge 0\Leftrightarrow \frac{x}{z}+\frac{z}{x}\le \frac{5}{2}[/TEX]
[TEX]=>M\le \frac{5}{2}+1=\frac{7}{2}[/TEX]
Cách 2::
G/s"" [tex]a=max{a,b,c}[/TEX](*)
[TEx]=>c/m: \frac{1+b^2}{1+c^2}+\frac{1+c^2}{1+a^2}\le (b+c)^2+1+\frac{1}{1+a^2}[/TEX]
<=> BĐT đã trên tương đương với
[tex]\frac{c^2}{1+a^2}\le \frac{(b+c)^2c^2+2bc+2c^2}{1+c^2}[/tex] (luôn đúng do(*))
[tex]=>M\le a^2+(b+c)^2+\frac{1}{1+a^2}+2[/tex]
[tex]=>c/m: a^2+(b+c)^2+\frac{1}{1+a^2}\le \frac{3}{2}<=>\frac{(1-a)(1-3a-4b^3)}{2(1+a^2)}\le 0[/tex] (đúng do [tex]1\ge a\ge \frac{1}{3}[/tex])
[tex]=>M\le \frac{7}{2}[/tex]