Chuyên đề: Kỹ thuật sử dụng bất đẳng thức phụ để chứng minh bất đẳng thức
Giáo viên: Th.S Phạm Văn Quý – Tell: 0943.911.606
KỸ THUẬT SỬ DỤNG BẤT ĐẲNG THỨC PHỤ TRONG
CHỨNG MINH BẤT ĐẲNG THỨC
GIÁO VIÊN: TH.S PHẠM VĂN QUÝ – 0943.911.606
1. MỘT SỐ BẤT ĐẲNG THỨC PHỤ THƯỜNG SỬ DỤNG
1)
2 2 2
a b c ab bc ca
+ + + +
,
,,a b c R

.
2)
2
.2
ab
ab +



,
,0ab

3)
3
.. 3
abc
abc ++



,
,0ab

4)
( )
11 4ab ab

+ +


,
a, b > 0
5)
1 1 4
a b a b
++
,
a, b > 0
6)
,
a, b, c > 0
7)
1 1 1 9
a b c a b c
+ + ++
,
a, b > 0
8)
2
22
, , .
22
a b a b a b R
++



9)
3
33
22
a b a b++



,với
,0ab

.
10)
22
n
nn
a b a b++



,với
,0ab

,
*nN
.
11)
( )
2
2 2 2 ,,
3
abc
a b c a b R
++
+ +
.
12)
( ) ( )
23 , ,a b c ab bc ca a b R+ + + +
13)
( )
33 , , 0a b ab a b a b+ +
14)
( )
4 4 2 2 , , 0a b ab a b a b+ +
15)
( )
5 5 2 2 , , 0a b a b a b a b+ +
16)
( )
2
22
3,,
4
ab
a ab b a b R
+
+ +
17)
22
22
22
1, , , 0
3
a ab b a b R a b
a ab b
−+ +
++
18)
( )
2
(1 )(1 ) 1 , , 0a b ab a b+ + +
19)
( )
3
3
(1 )(1 )(1 ) 1 , , , 0a b c abc a b c+ + + +
20)
22
1 1 2
1 1 1a b ab
+
+ + +
, với
1.ab
2. CÁC BÀI TOÁN ÁP DỤNG
Bài 1. Cho
, , 0x y z
. Chứng minh rằng:
( )
2 2 2 2 2 2 3x xy y y yz z z xz x x y z+ + + + + + + + + +
Giải
Ta luôn có bất đẳng thức:
( )
2
22
3, , (*).
4
ab
a ab b a b
+
+ +
Chuyên đề: Kỹ thuật sử dụng bất đẳng thức phụ để chứng minh bất đẳng thức
Giáo viên: Th.S Phạm Văn Quý – Tell: 0943.911.606
Thật vậy
( )
( )
2
2 2 2 2 2 2
(*) 4 4 4 3 2 2 0 0a ab b a ab b a ab b a b + + + + − + −
(luôn đúng).
Dấu “=” xảy ra
.ab=
Áp dụng (*) ta có:
( ) ( )
2
22
33
42
xy
x xy y x y
+
+ + = +
Tương tự ta có:
( )
22
3
2
y yz z y z+ + +
và
( )
22
3
2
z zx x z x+ + +
Cộng vế theo vế các bất đẳng thức trên ta có:
( ) ( )
2 2 2 2 2 2 32 2 2 3 ,
2
x xy y y yz z z xz x x y z x y z+ + + + + + + + + + = + +
(đpcm)
Dấu “=” xảy ra
.
xy
y z x y z
zx
=
= = =
=
Bài 2. Cho
, , 0abc
thỏa
1 2 3 1
abc
++
. Chứng minh rằng:
2 2 2 2 2 2
2 4 4 6 9 9 3 3
b ab a c bc b a ac c
ab bc ca
+ + + + + +
+ +
Giải
Ta có
2 2 2 2 2 2
2 2 2 2 2 2
2 4 4 6 9 9 3b ab a c bc b a ac c
VT a b b c c a
+ + + + + +
= + +
2 2 2 2 2 2
1 2 4 4 6 9 9 3 1
a ab b b bc c c ac a
= + + + + + + + +
Đặt
1 2 3
; ; , , 0.x y z x y z
a b c
= = =
Ta có:
2 2 2 2 2 2
VT x xy y y yz z z xz x= + + + + + + + +
Theo bài 1 ta có:
( )
2 2 2 2 2 2 3x xy y y yz z z xz x x y z+ + + + + + + + + +
Mặt khác
( )
1 2 3
3 3 3.1 3.x y z abc

+ + = + + =


Do đó
3,VT VP=
(đpcm).
Dấu “=” xảy ra
1 2 3 3
1 2 3 1 6.
1 2 3 1 2 3 3
119
a
x y z abc b
abc c
abc abc
=
== ==
= = = =
+ + =
+ + = =
Chuyên đề: Kỹ thuật sử dụng bất đẳng thức phụ để chứng minh bất đẳng thức
Giáo viên: Th.S Phạm Văn Quý – Tell: 0943.911.606
Bài 3. Cho
, , 0x y z
và
xy yz zx xyz+ + =
. Chứng minh rằng:
2 2 2 2 22
2223
y x z y xz
xy yz zx
+++
+ +
Giải
Ta luôn có bất đẳng thức:
( )
2
2 2 2 , , (*).
3
abc
a b c a b
++
+ +
Thật vậy
( )
2 2 2 2 2 2
(*) 3 3 3 2 2 2a b c a b c ab bc ca + + + + + + +
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
2 2 2
2 2 2 2 2 2
2 2 2 0 0a ab b b bc c c ca a a b b c c a − + + − + + − + − + − + −
(luôn đúng).
Dấu “=” xảy ra
.abc = =
Áp dụng (*) ta có:
( )
2
2 2 2 2 2
21 2 1 2
3
33
y x x
y x y x x y x yz xz
xy xy xy xy xyz
++
+ + + ++
= = =
Tương tự ta có:
22
212
3
zy zx yx
yz xyz
++
và
22
2 1 2
3
x z xy zy
zx xyz
++
Cộng vế theo vế các bất đẳng thức trên ta có:
( )
2 2 2 2 22 3
222 1 2 2 2 1 3
.3
3 3 3.
xy yz zx
y x z y x z yz xz zx yx xy zy xyz
xy yz zx xyz xyz xyz xyz xyz
++
++ 
+ + + +
+ + + + = = =


(đpcm).
Dấu “=” xảy ra
3.
xy
yz x y z
zx
xy yz zx xyz
=
=
= = =
=
++=
Bình luận: Nếu không có giả thiết
xy yz zx xyz+ + =
thì bất đẳng thức trở thành:
( )
2 2 2 2 223
222xy yz zx
y x z y xz
xy yz zx xyz
++
+++
+ +
. Đến đây tùy theo sự sáng tạo của người ra đề ta có
nhiều bài toán mới rất thú vị.
1) Hướng 1: Rút gọn mẫu ở 2 vế được bất đẳng thức đơn giản.
2) Hướng 2: Biến đổi
( )
31 1 1
3.
xy yz zx
xyz x y z
++ 
= + +


3) Hướng 3: Sử dụng bất đẳng thức phụ
1 1 1 9
x y z x y z
+ + ++
4) Hướng 4: Cho thêm các điều kiện như
1; 3;...x y z xyz+ +
Chuyên đề: Kỹ thuật sử dụng bất đẳng thức phụ để chứng minh bất đẳng thức
Giáo viên: Th.S Phạm Văn Quý – Tell: 0943.911.606
Bài 4. (Chuyên toán tỉnh Gia Lai 2020) Cho các số dương
,,x y z
thỏa
1 1 1 2020
x y y z z x
+ +
+ + +
.
Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức:
2 2 2 2 22
222
y x z y xz
Pxy yz zx
+++
= + +
.
Giải
Ta luôn có bất đẳng thức:
( )
2
2 2 2 , , (*).
3
abc
a b c a b
++
+ +
Thật vậy
( )
2 2 2 2 2 2
(*) 3 3 3 2 2 2a b c a b c ab bc ca + + + + + + +
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
2 2 2
2 2 2 2 2 2
2 2 2 0 0a ab b b bc c c ca a a b b c c a − + + − + + − + − + − + −
(luôn đúng).
Dấu “=” xảy ra
.abc = =
Áp dụng (*) ta có:
( ) ( )
22
2 2 2 2 2 2
233
y x x y x
y x y x x + + +
+ = + + =
22
21 2 3 1 2
3
3
yx yx
xy xy x y
+
+
= +


Chứng minh tương tự ta có:
22
23 1 2
3
zy
yz y z
+
+


và
22
2 3 1 2
3
xz
zx z x
+
+


3 1 2 1 2 1 2
3
Px y y z z x

+ + + + +


3 3 3 3
3
Px y z

+ +


1 1 1
3Px y z

+ +


( )
1
Mặt khác áp dụng bất đẳng thức
1 1 4
a b a b
++
. Hay
1 1 1 1
4a b a b

+

+
dấu “=” xảy ra khi
ab=
ta
được
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2020 4x y y z z x x y y z z x

+ + + + + + +

+ + + 
1 1 1 1 1 1 1
2020 2x y y z z x x y z

+ + + +

+ + + 
1 1 1 4040
x y z
+ +
( )
2
Từ
( )
1
và
( )
2
4040 3P
. Dấu
""=
xảy ra khi
4040
3
x y z= = =
Chuyên đề: Kỹ thuật sử dụng bất đẳng thức phụ để chứng minh bất đẳng thức
Giáo viên: Th.S Phạm Văn Quý – Tell: 0943.911.606
Vậy giá trị nhỏ nhất của
P
là
4040 3
, khi
4040
3
x y z= = =
.
Bài 5. Cho
, , 0.x y z
Chứng minh rằng:
( )
3 3 3
3 3 3
1 1 1 3
2
y z z x x y
x y z x y z x y z
+ + +
+ + + + + +
.
Giải
+) Ta luôn có bất đẳng thức:
33 ( ), , 0 (*).a b ab a b a b
+ +
Thật vậy
( )
( ) ( )
2 2 2 2
(*) ( ) 0 ( ) 2 0a b a ab b ab a b a b a ab b + − + − + + − +
( )( )
20a b a b + −
(luôn đúng). Dấu “=” xảy ra
.ab=
+) Áp dụng (*) ta có:
33 ()x y xy x y+ +
33 ()y z yz y z+ +
33
()z x zx z x+ +
Cộng vế theo vế các bất đẳng thức trên ta có:
( )
3 3 3
2 ( ) ( ) ( ),(**).x y z xy x y yz y z zx z x+ + + + + + +
+) Áp dụng bất đăng thức Cauchy ta có:
3
3 3 3 3 3 3 3 3 3
1 1 1 1 1 1 1 3
3
x y z x y z x y z xyz
+ + + +
, (***).
+) Nhân vế theo vế (**) và (***) ta có:
( )
3 3 3
3 3 3
1 1 1 3
2 ( ) ( ) ( )x y z xy x y yz y z zx z x
x y z xyz

+ + + + + + + + +


( )
3 3 3
3 3 3
1 1 1 3 ,
2
y z z x x y
x y z x y z x y z
+ + +
+ + + + + +
(đpcm).
+) Dấu “=” xảy ra
.x y z = =
Bài 6. Cho x, y, z là các số thực dương. Chứng minh rằng:
3 3 3 3 3 3
1 1 1 1
x y xyz y z xyz z x xyz xyz
+ +
+ + + + + +
Giải
+) Ta luôn có bất đẳng thức:
33 ( ), , 0 (*).a b ab a b a b+ +
Thật vậy
( )
( ) ( )
2 2 2 2
(*) ( ) 0 ( ) 2 0a b a ab b ab a b a b a ab b + − + − + + − +
( )( )
20a b a b + −
(luôn đúng). Dấu “=” xảy ra
.abc = =
+) Áp dụng (*) ta có: