Đề toán tổng quát:
Với 4 số: a,b,c,d >0
Và: ab+bc+cd+da = m >0
Tìm giá trị min: S = a[SUB2]3[/SUB2]/(b+c+d) + b[SUB2]3[/SUB2]/(c+d+a) + c[SUB2]3[/SUB2]/(d+a+b) + d[SUB2]3[/SUB2]/(a+b+c).
Giải:
Đặt: A = a[SUB2]2[/SUB2]+b[SUB2]2[/SUB2]+c[SUB2]2[/SUB2]+d[SUB2]2[/SUB2]
Sử dụng BĐT Cauchy cho từng cặp số, ta được:
A >= m (1) và A >= 2( ac+bd ) (2)
Đẳng thức (1) và (2) xãy ra khi: a=b=c=d=m[SUB2](1/2)[/SUB2]/2 (T)
Xét số hạng thứ 1 của biểu thức S:
Áp dụng BĐT Cauchy cho 2 điểm rơi: a[SUB2]3[/SUB2]/(b+c+d) và a(b+c+d)/9.
Ta được: a[SUB2]3[/SUB2]/(b+c+d) + a(b+c+d)/9 >= 2a[SUB2]2[/SUB2]/3.
Tương tự, xét 3 số hạng kế tiếp của S, cộng 2 vế. Ta được:
S + 2(ab+bc+cd+da)/9 + 2(ac+bd)/9 >= 2A/3 (3)
Để ý (1) và (2), suy ra (3) tương đương với:
S + 2m/9 >= 2A/3 - 2(ac+bd)/9 >= 2A/3 - A/9 = 5A/9 >= 5m/9
Hay: S >= 5m/9 - 2m/9 = m/3 (đpcm).
Đẳng thức xãy ra khi (T).
Đặt biệt: m=1, S[SUB]min[/SUB] = 1/3. Lúc đó: a=b=c=d=1/2
m=3, S[SUB]min[/SUB] = 1. Lúc đó: a=b=c=d=3[SUB2](1/2)[/SUB2]/2