Cho 3 số thực không âm a,b,c và a+b+c=3. Tìm GTLN và GTNN của biểu thức [tex]K=\sqrt{3a+1}+\sqrt{3b+1}+\sqrt{3c+1}[/tex]
_____________
GTLN:
Áp dụng BĐT Bunykovsky ta có:
$K^{2}=(\sqrt{3a+1}+\sqrt{3b+1}+\sqrt{3c+1})^{2}\leq (1^{2}+1^{2}+1^{2})(3a+1+3b+1+3c+1)=3.3.(a+b+c+1)=9.(3+1)=36$
$\Rightarrow K\leq 6$
Dấu "=" xảy ra [tex]\Leftrightarrow a=b=c=1[/tex]
GTNN:
+) Xét BĐT bổ đề: Với [tex]0\leq x\leq 3[/tex] thì $\sqrt{3x+1}\geq \frac{\sqrt{10}-1}{3}x+1$
Thật vậy:
$\sqrt{3x+1}\geq \frac{\sqrt{10}-1}{3}x+1$
$\Leftrightarrow 3x+1\geq \frac{11-2\sqrt{10}}{9}x^{2}+\frac{2\sqrt{10}-2}{3}x+1$
$\Leftrightarrow \frac{11-2\sqrt{10}}{3}x-\frac{11-2\sqrt{10}}{9}x^{2}\geq 0$
$\Leftrightarrow \frac{11-2\sqrt{10}}{9}x(3-x)\geq 0$ luôn đúng với [tex]0\leq x\leq 3[/tex]
+) Vì a,b,c không âm và a+b+c=3 nên [tex]0\leq a,b,c\leq 3[/tex]
Áp dụng BĐT bổ đề, ta có:
- $\sqrt{3a+1}\geq \frac{\sqrt{10}-1}{3}a+1$
- $\sqrt{3b+1}\geq \frac{\sqrt{10}-1}{3}b+1$
- $\sqrt{3c+1}\geq \frac{\sqrt{10}-1}{3}c+1$
Cộng vế với vế 3 BĐT trên ta được
[tex]K=\sqrt{3a+1}+\sqrt{3b+1}+\sqrt{3c+1}\geq \frac{\sqrt{10}-1}{3}(a+b+c)+3=\sqrt{10}-1+3=\sqrt{10}+2[/tex]
Dấu "=" xảy ra [tex]\Leftrightarrow (a;b;c)=(3;0;0)[/tex] và các hoán vị của nó