ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -------------------------

Trần thị Minh Ngọc

DẠNG HẰNG ĐẲNG THỨC CỦA BẤT ĐẲNG THỨC CAUCHY - SCHWARZ

Luận văn thạc sĩ khoa học

Hà Nội, tháng 12/2011.

i

Lời cảm ơn

Sau hai năm nghiên cứu và học tập tại trường Đại học Khoa học Tự nhiên –

Đại học Quốc gia Hà Nội, tác giả đã hoàn thành khóa luận với đề tài: “Dạng hằng

đẳng thức của bất đẳng thức Cauchy-Schwarz”.

Để hoàn thành được luận văn này, đầu tiên tác giả xin được gửi lời cảm ơn sâu

sắc tới PGS.TS Nguyễn Vũ Lương, thầy đã dành thời gian hướng dẫn, chỉ bảo, tận

tình giúp đỡ trong quá trình xây dựng đề tài, giúp tác giả giải quyết các vấn đề nảy

sinh trong quá trình làm luận văn và hoàn thành luận văn đúng định hướng ban đầu.

Qua đây tác giả cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô đã

đọc, kiểm tra, đánh giá và cho những ý kiến quý báu để luận văn được hoàn thiện và

phong phú hơn.

Tác giả cũng xin được gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu, phòng Sau Đại học,

khoa Toán – Cơ – Tin trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tạo điều kiện thuận lợi

trong suốt quá trình học tập tại trường.

Cuối cùng là sự biết ơn sâu sắc tới gia đình, lời cảm ơn tới bạn bè đã thông

cảm, động viên giúp đỡ cho tác giả có đủ nghị lực để hoàn thành luận văn.

Tuy đã có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và trình độ còn hạn chế nên các

vấn đề trong khóa luận vẫn chưa được trình bày sâu sắc và không tránh khỏi thiếu

sót, kính mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô và các bạn.

Một lần nữa tác giả xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người. Chúc tất cả mọi

người sức khỏe và thành đạt!!!

ii

Mục lục

Lời cảm ơn .............................................................................................................. i

Mục lục..................................................................................................................iii

Mở đầu ................................................................................................................... 1

Phần 1. Bất đẳng thức Cauchy-Schwarz trong các đề thi quốc gia, quốc tế. ...... 3

1.1. Bất đẳng thức Cauchy-Schwarz. ................................................................ 3

1.2. Bất đẳng thức AM-GM. .............................................................................. 5

1.3. Một số bài toán trong các đề thi quốc gia, quốc tế. ................................... 8

Phần 2: Dạng hằng đẳng thức của bất đẳng thức Cauchy-Schwarz ................. 25

Bài 1: Dạng hằng đẳng thức thứ nhất ............................................................. 25

1.1. Các định lý............................................................................................. 25

1.2. Áp dụng dạng hằng đẳng thức thứ nhất của bất đẳng thức Cauchy- Schwarz trong đại số. ................................................................................... 30

1.3. Áp dụng dạng hằng đẳng thức thứ nhất của bất đẳng thức Cauchy- Schwarz trong lượng giác. ........................................................................... 45

Bài 2. Dạng hằng đẳng thức thứ 2................................................................... 57

2.1. Các định lý. ............................................................................................ 57

2.2. Áp dụng dạng hằng đẳng thức thứ hai của bất đẳng thức Cauchy- Schwarz trong đại số. ................................................................................... 63

2.3. Áp dụng dạng hằng đẳng thức thứ hai của bất đẳng thức Cauchy- Schwarz trong lượng giác. ........................................................................... 65

Bài 3. Một số ví dụ mở rộng ............................................................................ 72

Kết luận ................................................................................................................ 75

Tài liệu tham khảo ............................................................................................... 76

iii

Mở đầu

Bất đẳng thức là một nội dung lâu đời và quan trọng của Toán học. Ngay từ

đầu, sự ra đời và phát triển của bất đẳng thức đã đặt dấu ấn quan trọng, chúng có

sức hút mạnh mẽ đối với những người yêu toán, không chỉ ở vẻ đẹp hình thức mà cả

những bí ẩn nó mang đến luôn thôi thúc người làm toán phải tìm tòi, sáng tạo. Bất

đẳng thức còn có nhiều ứng dụng trong các môn khoa học khác và trong thực tế.

Ngày nay, bất đẳng thức vẫn luôn chiếm một vai trò quan trọng và vẫn thường xuất

hiện trong các kì thi quốc gia, quốc tế. Một trong những bất đẳng thức cổ điển quan

trọng là bất đẳng thức Cauchy-Schwarz và các ứng dụng của nó. Bất đẳng thức

Cauchy-Schwarz từ khi ra đời đến nay đã luôn được các nhà toán học lỗi lạc nghiên

cứu và phát triển.

Chúng ta đã gặp nhiều sự kết hợp của bất đẳng thức Cauchy-Schwarz với các

bất đẳng thức khác hoặc trong hình học. Trong luận văn này, tác giả xin trình bày

một hướng tiếp cận mới của bất đẳng thức Cauchy-Schwarz: “Dạng hằng đẳng

thức của bất đẳng thức Cauchy-Schwarz” . Từ các hằng đẳng thức quen thuộc, khi

kết hợp với bất đẳng thức Cauchy-Schwarz ta sẽ thu được nhiều dạng bất đẳng thức

mới và lạ. Từ đó, ta sẽ xây dựng được rất nhiều bất đẳng thức có ứng dụng trong đại

số hoặc lượng giác.

Luận văn gồm 2 phần:

Phần 1: Bất đẳng thức Cauchy-Schwarz trong các đề thi quốc gia, quốc tế.

Phần 2: Dạng hằng đẳng thức của bất đẳng thức Cauchy-Schwarz .

Trong phần 2, tác giả đã phân chia thành ba bài.

Bài 1: Từ dạng hằng đẳng thức thứ nhất, kết hợp với bất đẳng thức Cauchy-

Schwarz để được các kết quả mới và các áp dụng của nó trong đại số và lượng giác.

Bài 2: Từ dạng hằng đẳng thức thứ hai, kết hợp với bất đẳng thức Cauchy-

Schwarz để được các kết quả mới và một số áp dụng của nó trong đại số và lượng

giác.

1

Bài 3: Giới thiệu bất đẳng thức trong đề thi IMO tại IRAN năm 1998 và một

số mở rộng.

Tuy đã có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và trình độ còn hạn chế nên các

vấn đề trong khóa luận vẫn chưa được trình bày sâu sắc và không tránh khỏi thiếu

sót, kính mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô và các bạn.

Hà Nội, ngày 05 tháng 11 năm2011

Học viên

Trần thị Minh Ngọc

2

Phần 1. Bất đẳng thức Cauchy-Schwarz trong các đề thi

quốc gia, quốc tế.

1.1. Bất đẳng thức Cauchy-Schwarz.

i

n 1, )

 (

a R b R , i

i

2

n

n

n

a b i i

2 a i

i

 1

i

 1

 1

i

  

  

  

  

  2 b  i 

Với , chứng minh rằng

Chứng minh.

Cách 1. (Sử dụng đẳng thức Lagrange).

2

n

n

n

2

(

)

2 a i

2 b i

a b i i

a b i

j

a b j i

i

 1

i

 1

i

 1

   1

j n

i

  

  

  

  

  

2

n

n

n

Từ đẳng thức

a b i i

2 a i

i

 1

i

 1

 1

i

  

  

  

  

  2 b  i 

Suy ra

  ...

a 1 b 1

a 2 b 2

a n b n

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi

Cách 2. (Sử dụng tính chất của hàm bậc 2).

n

n

n

n

2

x

2

x

  f x

2

2 a i

a b i i

 a x b i i

  2 b  i

i

 1

i

 1

i

 1

i

 1

  

  

Xét hàm số

  0 f x  với mọi giá trị của x

Ta có

3

n

  i

1,

n

0

ia =0

 2 a i

i

 1

n

Nếu thì bất đẳng thức hiển nhiên đúng. 

0

 2 a i

i

 1

2

n

n

n

  '

0

a b i i

2 b i

i

 1

 1

 1

i

i

  

  

  

   2 a  i 

  

2

n

n

n

a b i i

2 a i

i

 1

i

 1

 1

i

  

  

  

  

  2 b  i 

Áp dụng tính chất của hàm bậc 2 khi suy ra

  ...

a 1 b 1

a 2 b 2

a n b n

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi

Cách 3. (Áp dụng bất đẳng thức trung bình).

  k

1,

n

2 x k

2 y k

x y k k

1 2

Ta có

n

n

2 x k

2 y k

 x y k k

1 2

k

 1

k

 1

n

n

Cộng tất cả các bất đẳng thức ta thu được

A

2 a B , k

 2 b k

k

 1

k

 1

n

n

Kí hiệu

y

y

1

2 k

x k

k

  2 x  k

a k A

b k B

k

 1

k

 1

n

Chọn , ta có

1

x y k k AB

k

 1

Và thu được

4

2

n

n

n

2

2 A B

a

a b k k

2 k

k

 1

k

 1

 1

k

  

  

  

  

  2 b  k 

  

y

x k

k

A B

a k b k

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi k .

1.2. Bất đẳng thức AM-GM.

Trong luận văn này, ta cũng hay sử dụng bất đẳng thức quen thuộc AM-GM (bất

a là các số thực không âm, ta luôn có:

đẳng thức giữa trung bình cộng và trung bình nhân) sau:

a a 2,

,..., n

n

n

1 n

a i

a i

 1

i

1    .   n   1 i

  

n

Với 1

a a . 1

2

a ... n

 a i

i

 1

Ở đây ta ký hiệu .

Chứng minh.

Có nhiều cách chứng minh bất đẳng thức AM – GM, trong đó cách chứng minh

quen thuộc nhất như sau:

Cách 1:

Trước hết ta chứng minh bất đẳng thức đúng với n số không âm thì sẽ đúng với 2n

2

n

n

n

a i

a i

 n i

1 n 2

1 n

i

 1

i

 1

 1

i

1 1   n 2 

  . a  

n

n

2

n

1 n

1 n

số không âm.

a i

a i

a  i n

1 n 2

1 2

1 2

i

 1

i

 1

i

 1

  

  

  

  

.

5

2

n

2

n

1 n 2

a i

a i

 1

i

1    .   n  2  1 i

  

n 

2k

Từ đó suy ra bất đẳng thức đúng với . Bất đẳng thức AM – GM sẽ được

chứng minh nếu chúng ta chứng minh khẳng định sau đây:

n

k  .

1

k

 1

k

 1

k

1  1

Nếu bất đẳng thức đúng với n k thì cũng đúng với

a i

a i

1 

k

1

 1

i

 1

i

   .   

  

k

 1

k

 1

k

 1

1  1

k

1  1

k

k

a i

a i

 1

i

 1

i

 1

i

     

  

  

  . a  i 

Thật vậy:

1 k

k

k

 1

 1

k

k

 1

 1

1  1

k

1  k 1

Áp dụng giả thiết quy nạp suy ra:

k

a i

a i

a i

 1

i

 1

i

 1

 1

i

i

     

  

   . a  i 

  

    

    

k

 1

k

 1

k

 1

1  1

k

1  1

k

.

k

a i

a i

a i

 1

i

 1

i

i

 1

     

  

  

  

. (đpcm)

Cách 2:

Nếu n = 1, n = 2 thì hiển nhiên bất đẳng thức đúng.

n

k  , ta chứng minh bất đẳng thức đúng với

2

n

k  .

1

k

k

k

 1

a i

a k

 1

 1

i

1 k

S

Giả sử bất đẳng thức đúng với

k

 1

a i

1 

k

1

 k

1

i

 1

Ta có: .

Theo giả thiết quy nạp ta thu được:

6

k

1 k

k

a i

a k

 1

i

S

k

 1

1

 1 k

.

n

k  ta cần chứng minh:

1

k

1 k

k

 1

k

1  1

k

a i

a k

 1

i

Để chứng minh bất đẳng thức đúng khi

a i

1

 1 k

i

 1

   

  

k

1 k

 1

 1

.

k 

k 

,

a

k

 1

a i

i

 1

  

  

Ký hiệu: .

k

 1

 1 k    k

k

 k   . 1

k

k

 k  k     

 0  .

 1

2

3

k

k

k

 1

Ta thu được:

k

  ...

k 

0

 k 2           

 

 

 1

k

k

k

k

 1

.

  ...

0

   k         

 k   

   

 

2

 1

2

k

 1

3

k

k

2

 1

  ...

k 

2     

  ...

k 

  ...

k 

0

  k       

 

 

 Bất đẳng thức đúng vì

0 .

,

.

2

2

2

a

b

Các trường hợp riêng:

  

a b

ab

 . Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a = b.

0

 2

1.

a b ,

0 :

ab

a

b

2

 a b 2

2. . Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ

khi a b .

7

a b c , ,

:

abc

  a b c 3

  

3   

a b c

  .

3

3

3

a

c

3. . Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi

a b c , ,

:

abc

b 3

a b c

  .

4. . Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi

1.3. Một số bài toán trong các đề thi quốc gia, quốc tế.

n

Bài 1. (Poland, 1996)

,...,

R với

2n  và

1

a a , 1

2

a n

 a i

i

 1

n

Cho . Chứng minh rằng với

,...,

R mà

1

x x , 1 2

x n

 x i

i

 1

n

2

x x i

j

n n

 

2 1

i

j

i

 1

2 a x i i  a 1 i

, chúng ta có:

2

n

n

n

Chứng minh

1

1

x i

2 x i

x x i

j

 . Từ đó bất đẳng thức cần chứng 2

 x i

i

 1

i

 1

i

 1

i

j

  

  

Nếu thì

n

1 

n

1

2 x  i 1

 1

i

a i

minh tương đương với:

2

n

n

n

 1

x i

a i

1

2 x i 

i

 1

i

 1

i

 1

a i

  

  

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz để chứng minh rằng:

Bài 2. (Rumania 1996)

8

  ...

x x , 1 2

,..., n

x  là những số thực không âm với

1

x 1

x 2

x n

x 

n

1

n

n

Cho . Chứng

x

 x x i

n

 1

x i

x n

 1

n

 1

x i

i

 1

i

 1

minh rằng .

n

Chứng minh.

(

)

(

n

1)

x n

 1

x n

 1

x i

2 x  n 1

i

 1

Ta có

n

n

1.

x x ( i n

 1

x i

x n

 1

i

 1

Bất đẳng thức cần chứng minh trở thành

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz, suy ra ta có điều phải chứng minh.

w x

0

y

Bài 3. (Autria-Poland 1996).

    và z

2

2

2

 

wx

xy

yz

zw

 . 0

w

x

y

z

2 1

 . Chứng minh rằng 1

Nếu w, x, y, z là những số thực thỏa mãn

2

Chứng minh.

wx

xy

yz

zw w y x

)(

(

z

)

 

(

 w y

)

 0

Bất đẳng thức bên phải

wx

xy

yz

zw

(

w y x

)(

z

)

2

2

2

2

2

2

(

 w y

)

(

x

z

)

w

x

y

z

1

 

 

1 2

Từ bất đẳng thức bên trái, nhận thấy

2

2

2

2

2

2

wx

xy

yz

zw

2  w x

y

2 2 z w x

y

z

 1



Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz được

Bài 4. (Rumania 1998)

9

,

,

,...,

n  và 2

x y x y , 1 1 2

2

x y là các số thực thỏa mãn ,n

n

Cho số nguyên dương

  ...

  ...

x 1

x 2

x n

x y 1 1

x y 2 2

x y n n

  ...

  ...

x 1

x 2

x n

x 2 y

x n y

x 1 y 1

2

n

. Chứng minh rằng:

Chứng minh.

,

,...,

x 1 y 1

x 2 y 2

x n y n

   

   

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz với và

x y 1 1 ,...,

x y n n

  ...

  ...

.

2

x 1

x 2

x n

x y 1 1

x y n n

x .n y n

x 1 y 1

   

   

  ...

  ...

  ...

2

x 1

x 2

x n

x y 1 1

x y 2

2

x y n

n

x 2 y

x n y

x 1 y 1

2

n

  

  

  ...

  ...

x

  ...

x

2

x 1

x 2

x n

x 1

2

n

x 2 y

x n y

x 1 y 1

2

n

  

  

để có

  ...

  ...

x 1

x 2

x n

x 2 y

x n y

x 1 y 1

2

n

.

(đpcm)

1

,

Bài 5. (Iran 1998).

x y z  và ,

  . Chứng minh rằng:

2

1 x

1 y

1 z

x

  

y

z

x

  1

y

  1

z

 . 1

Cho

Chứng minh.

10

2

2

y

1

x

1

z

1

x

  1

y

  1

z

1

x

y

z

 x

 y

 z

   

   

x

1

y

1

z

1

x

  y

z

 x

 z

 y

  

  

x

  y

z

3

1   x

1 y

1 z

  

  

Ta có: 

   y z x

x

  

y

z

x

  1

y

  1

z

 (đpcm).

1

Vậy ta có:

Bài 6. (Ireland, 1999).

a b c d

    . Chứng minh 1

2

2

2

2

Cho a, b, c, d là các số thực dương thỏa mãn

a  a b

b  b c

c 

d

c

d 

d

a

1 2

rằng: .

Chứng minh.

2

2

   a b c d

a b

 

b c

 

 c d

d

a

b  b c

c  c d

d  d

a

  

a  a b 2

2

2

2

.2(

   a b c d

)

a  a b

b  b c

c  c d

d 

d

a

     

  

2

2

2

2

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz ta có:

(

   a b c d

)

a  a b

b  b c

c  c d

d 

d

a

1 2

1 2

  

  

.

Bài 7. (Rumania 1999).

 ab bc

ca

abc 3

3

3

   a b c a

b

3  . c

Cho a, b, c là các số thực dương thỏa mãn . Chứng minh rằng

Chứng minh.

11

3

 ab bc

ca

abc 3

1 a

1    . c

1 b

    a b c 3

  a b c

9

Từ giả thiết

1   b

1 c

 1   a 

  

3 a b c

 

  a b c

Mà ta có bất đẳng thức 

2

2

1 2

1 2

1 2

3 a a 2

3 b b 2

3 c c 2

  

  

3

3

3

a

b

c

1 a

1   b

1 c

  

  

3

3

3

b

c

 3 a

3

3

3

   

a b c a

b

 . (đpcm)

c

Vậy ta có 

Bài 8. (Belarus, 1999).

a b c  . Chứng minh rằng: ,

0

,

1

Cho

a  2

c

b

b  2

a

c

c 

a

b 2

.

Chứng minh.

2

2

2

a  c 2

b

b  2

a

c

c 

a

b 2

ab

ca 2

bc

2

ab

ca

bc 2

b 

a 

c 

2

1

 ca

3

 a b c      ab bc

2

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz ta có

  a b c

3

 ab bc

ca

). ( do 

12

x

1

y

z

Bài 9. (Austria-Poland, 2000).

   . Chứng minh

2

2

2

2

2

2

Cho x, y, z là các số thực không âm sao cho

2

x

y

z

x

y

z

 1

 1

 1

 1

 1

 1

rằng: .

2

2

2

Chứng minh.

 A x

y

z

Đặt ,

 B xy

yz

zx

2

2

2

 C x y

2 2 y z

2 z x

,

 D xyz

2

.

 

2A

B

B C

 

2

D

4

4

4

2

2

x

y

z

A

C 2

4

B

4

B

 

1 2

C

C 2

4

 B D 8

 . 1

; Khi đó ta có: 1

 3 2

A

C 2

4

 B D 8

2 2

C

8

D

 . 2

    1

Khi đó biểu thức ở giữa trở thành

Dấu bằng xảy ra khi và chỉ khi hai trong ba số x, y, z bằng 0.

  . Bởi vậy ta phải chứng minh

Bây giờ biểu thức vế phải bằng 2 B D

 8C 2

  D B D

B

22 B

3

D

 . 0

hoặc

B

B

BA

  1 2

yzzx

zxxy D

. Vậy Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz ta có A B , vì vậy

 có

B

2 3 

D C D

 . Nhưng C xyyz

0

ta cần chứng minh

thể thu được từ bất đẳng thức Cauchy-Schwarz.

Bài 10. (IMO, 2001)

,a b c là các số thực dương ta có: ,

a

b

c

Chứng minh rằng với

1

2

2

2

a

bc 8

b

ca 8

c

ab 8

.

13

Chứng minh

2

2

2

VT

a 2

b 2

c 2

a a

bc 8

b b

ca 8

c c

8

ab

  a b c

Theo bất đẳng thức Cauchy-Schwarz ta có:

1

2

2

2

a a

bc 8

c c

8

ab

 b b

2 ca 8

.

x là các số thực, chứng minh rằng:

Bài 11. (Short list IMO, 2001).

x x 2,

,..., n

Cho 1

  ...

n

1

1

1

...

x 1 2  x 1

x 1 2 x 1

2 x 2

x 1 2 x 2

2 x 1

2 x n

.

Chứng minh

2 a i

2 b i

 a b i i

  với

1ia  và

b i

1

...

2 x 1

2 x n

x 1 2 x 2

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz

  ...

n

 . 2 b i

1

1

1

...

x 1 2  x 1

x 1 2 x 1

2 x 2

x 1 2 x 2

2 x 1

2 x n

2

Ta thu được

1

ib 

Từ đó ta thu được .

2i  ,

2

2 x i

2 b i

2

1

  ...

x i 2 x 2

2 x 1

2 x i

  ...

  

  

2 x 1

2 x 2

2 x i

 1

Để ý rằng với

14

  ...

  ...

2 x 1

2 x 2

2 x  i 1

2 x 1

2 x 2

2 x i

 1

2 x i  1

1

  ...

1

  ...

1 2 x 2

2 x 1

2 x  i 1

2 x 1

2 x i

1 2 x 2

  1

1i  sử dụng bất đẳng thức

2 b 1

1

1

2 x 1 2  x 1

1 2  x 1

Với .

2

n

Cộng vế với các bất đẳng thức này ta được

1

  1

  2 b  i

1

  ...

1

...

x

1 x

i

 1

x i 2 x 2

2 x 1

2 x i

2 x 1

2 2

2 n

  

  

.

2

Bài 12. (Czech and Slovak Republics, 2004).

( )P x

ax

bx

 là đa thức bậc 2 với các hệ số không âm. Chứng minh

c

2

Cho

x  ta luôn có:

0

P x P ( )

(

P

(1))

1 x

  

  

rằng với .

Chứng minh

2

( )P x P

ax

bx

c

bx

c

a

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz ta nhận được:

1 x

1 2 x

  

  

  

  

2

2

2

2

2

2

a x

bx

c

c

=

a x

b x

  

  

  

        

   

2

2

=    

a x

bx

c c

  a b c

P

(1)

a x

b x

  

  

.

Bài 13. (UK 2005)

,a b c là ba số thực không âm. Chứng minh rằng ,

Cho

15

2

  a b c

a b

b   c

c a

1 a

1   b

1 c

  

  

  

  

.

Chứng minh

2

2

2

2

2 1

2 1

2

2

2

 2 1

a b

b   c

c a

a b

b c

c a

  

  

  

  

2

2

2

2

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz ta có:

33

3

2

2

2

a b

b   c

c a

abc abc

a b

b   c

c a

a b

b c

c a

  

  

  

  

  

  

Nhưng do nên

33

3

a c

b   a

c b

abc abc

  

  

2

2

2

  

3

2

2

2

a c

b a

c b

a b

c   a

b c

a b

b c

c a

Mặt khác nên

  vào 2 vế ta có:

a c

b a

c b

2

2

2

2

      

3

2

2

2

a b

b c

c a

a c

b   a

c b

a b

b c

c a

a c

b a

c b

  

  

2

Thêm

  a b c

a    b

b c

c a

1 a

1   b

1 c

  

  

  

  

.

Bài 14. (Litthuania, 2006).

,a b c là các số thực không âm. Chứng minh rằng: ,

2

2

2

a

bc

b

ca

c

ab

1 

1 2

1 ab

1 bc

1 ca

1 

1 

  

  

Cho

Chứng minh

16

1

2

a

bc

2

2 a bc

2

ab ac

2

a

bc

1 

2

ab ac

Ta có: nên ta có

VT

1 2

1 ab ac

1 bc ba

1 cb ca

  

  

Vậy:

1 2

1 ab

1 bc

1 ca

1 ab

1 bc

1 ca

1 2

1 ab

1 bc

1 ca

  

  

  

  

  

.

Bài 15. (Romania JBMO Team Selection Test 2007).

,a b c là các số thực dương thỏa mãn: ,

1

Giả sử

1   b c

1

1   c a

1

1   a b

1

.

  

ca

. Chứng minh rằng: a b c ab bc

Chứng minh

2

2

  b c a

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz, ta có:

2

2

1   b c

1

  b c a

b c

 

  b c a

  b c a  1

.

2

2

  c a b

Tương tự như vậy ta có:

2

2

1   c a

1

  c a b

c a

 

  c a b

  c a b  1

2

2

  a b c

.

2

2

1   a b

1

  a b c

a b

 

  a b c

  a b c  1

.

Cộng 3 bất đẳng thức trên lại ta được:

17

2

2

2

a

b

c

2(

)

1

  a b c

 

  a b c 2 

.

  

ca

. Suy ra ta có: a b c ab bc

a b c

   .

1

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi:

Bài 16. (USA Mathematical Olympiad 1997).

,a b c ta có: ,

Chứng minh rằng với mọi số dương

1 3

1 3

3

3

3

a

abc

b

c

abc

c

a

abc

1 3 b

1 abc

.

Chứng minh.

abc  . Từ đó bất đẳng thức cần

1

Sử dụng tính thuần nhất, ta có thể chuẩn hóa cho

chứng minh có thể được viết lại thành.

1

3

3

3

3

3

3

1 b

a

1

b

1

c

1

1 a

1 c

.

2

2

2

c

c

1 a

2

3

3

1 b

a

1

c   a b c

2

3

3

1 1   a b   a b c

  a b c

bc 

 ca c 2 

c

a

b

1 a

1   b

1   b   1  

  

Bây giờ sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz ta được.

Cộng tương ứng bất đẳng thức này với hai đánh giá tương tự, vế theo vế, ta suy ra

  .

ngay kết quả cần chứng minh. Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a b c

Bài 17. (Japanese Mathematical Olympiad 2004).

,a b c là các số thực dương sao cho

,

a b c

   . Chứng minh rằng:

1

Giả sử

2

b a

c   b

a c

1 1

 

a a

1 1

 

b b

1 1

 

c c

  

  

.

Chứng minh

18

1

1 1

 

a a

2 a  b c

Do nên bất đẳng thức trên có thể được viết dưới dạng đồng bậc

là:

  

b a

c b

a c

a  b c

b  c a

c  a b

3 2

.

a c

a  b c

ab   c b c

Lại do nên bất đẳng thức này tương đương với

3 2

ab   c b c

bc   a c a

ca   b a b

.

2

2

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz, ta được:

 

 

 ca  

ab   c b c

 abc b c

  ab bc ca    bca c a

 cab a b

   ab bc  abc a b c 2

.

Cuối cùng ta chỉ cần chứng minh

 ab bc

ca

abc a b c 3

 

(

)

2

.

Nhưng đây lại là một kết quả quen thuộc.

a b c

  .

Vì vậy bài toán đã được chứng minh xong. Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi

Bài 18. (Singapore IMO Team Selection Test 2003)

,a b c . Chứng minh rằng:

,

Cho các số thực dương

bc   a b c

2

ca  b c 2

ab   a b

2

c

  a b c 4

a

.

Chứng minh

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz, ta có:

19

1   a b c

2

1 

(

 a b

)

(

 a c

)

1 4

1  a b

1  a c

  

  

.

bc   a b c

2

1 4

bc  a b

bc  c a

  

  

 c

1 4

bc  a b

ca  a b

1 4

  

  

Từ đó suy ra:

  .

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a b c

Bài 19. (Chinese IMO Team Selection Test 2006).

x

   : z

1

y

x y z thỏa mãn ,

,

Cho các số thực

2 2

xy 

xy

yz

yz 

yz

zx

zx 

zx

xy

Chứng minh rằng: .

Chứng minh

2

2

VT

x y (

z

)

 

 

xy x y )(

(

z

z

)

  

  

   

 2 x y   x z 

2(

xy

yz

zx

)

yz y (

z

)

zx z (

x

)

y

 

  ( x

 xy x  y y )(

 

z z )(

x

)

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz, ta được:

2

4

y

yz y (

z

)

zx z (

x

)

 xy x

 

  

 

(

x

y y )(

z z )(

x

)

( x xy

z   y   yz

) zx

2

2

2

Do đó, ta chỉ cần chứng minh được

2

x xy

 

y yz

 

z zx

8 y y )(

xyz 

(

x

z z )(

x

)

Hay

20

z

min

 x y z , ,

2

2

2

2

2

2

2

2

2

x

y

yz

zx

x

zx

  1

  1

x xy

 

y yz

 

z zx

 xy

z 

 yz

xy 

 zx

y xy

 

z yz

 

xy zx

 

yz 2 z

2

2

2

2

2

Không mất tính tổng quát, giả sử . Ta có:

x xy

 

y yz

 

z zx

x x (

 

 y y y )(

22 z  z )

.

2

2

2

x x (

 

 y y y )(

22 z  z )

8 y y )(

xyz 

(

x

z z )(

x

)

2

x

y

x

  y

2

z

 0

Ta cần chứng minh:

 

Sau khi khai triển và rút gọn ta được 

x

  y

2

z

x

y

đúng do . Bài toán được chứng minh xong.

   . z

1 3

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi

,

1

Bài 20. (Walther Janous, IMO 2008).

x y z  thỏa mãn , 1

xyz  . Chứng minh rằng:

2

2

2

Cho các số thực

1

x 

x

1

y 

y

1

z 

z

1

  

  

  

  

  

  

.

1

,

1

Chứng minh

x y z  và ,

xyz  nên tồn tại các số thực

,a b c thỏa mãn ,

2

2

2

2

2

2

x

,

y

,

z

,

a

ab

 . 0

 bc b

 ca c

b ca

c ab

a bc

Do

4

4

4

a

b

c

1

Bất đẳng thức cần chứng minh trở thành

2

2

2

2

2

2

a

bc

b

ca

c

ab

.

21

2

2

2

2

4

b

a

2

2

2

2

2

2

2

a

bc

a

bc

 

b

ca

 

c

ab

a 

c 2 

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz, ta được

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

a

b

c

a

bc

b

ca

c

ab

 ab bc

ca

 , điều này hiển

0

Bài toán được quy về chứng minh:

2

Thực hiện phép khai triển và rút gọn, ta được 

nhiên đúng. Vậy, bài toán được chứng minh xong.

Bài 21. (Vasile Cirtoaje, Chinese IMO Team Selection Test 2005).

x y z t thỏa mãn ,

,

,

xyzt  . Chứng minh rằng:

1

1

1

1

1

Cho các số thực dương

1

2

2

2

2

x

y

z

t

 1

 1

 1

 1

.

Chứng minh

x

,

y

,

z

,

t

a b c d  . , 0

, ,

da 2 c

ab 2 d

bc 2 a

cd 2 b

Cách 1. Đặt với

4

4

4

4

a

b

c

d

Bất đẳng thức cần chứng minh trở thành

1

2

2

2

2

2

2

2

2

a

bc

b

cd

c

da

d

ab

(21.1)

4

4

a

c

2

2

2

2

a

bc

c

da

4

4

2

2

2

2

2

2

2

2

a

b

a

c

c

d

c

a

a 

c 

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz, ta có:

22

2

2

2

a

2

2

2

2

2

2

2

2

a

b

a

  c

 c

d

c

a



c 



2

2

2

2

a 2 b

 

c 2 c

a

d

4

4

2

2

b

d

(21.2)

2

2

2

2

2

2

2

a

b b

 

d 2 c

d

b

cd

d

ab

Tương tự ta có: (21.3)

Công hai vế của (21.2) và (21.3) ta thu được (21.1). Vậy ta có điều phải chứng

x

    . z 1

y

t

minh. Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi

x

,

y

,

z

,

t

a b c d  . , 0

, ,

b a

c b

d c

a d

Cách 2. Đặt với

2

2

2

2

a

b

c

d

1

2

2

2

2

 a b

 b c

 c d

d

a

Bất đẳng thức được viết lại dưới dạng:

2

 a a d

(

)

)

d d c )

(

VT

 2

 a b

 a d

 c c b  ( ) 2   

(  b b a  

2

 

2

2

2

 a b

  a a d  

   b b a    c d

   c c b    a d

 d d   b c

c 2 

 

   

     2

2

2

2

2

 a b

 b c

 c d

d

a

1

2

2

2

  4

 a b

 c d

 a d

 b c

  2 

  

    

 

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz kết hợp với bất đẳng thức AM – GM, ta có:

Bài 22. (Japanese Mathematical Olympiad 1997).

,a b c ta đều có: ,

Chứng minh rằng với mọi số thực dương

23

2

2

2

2

2

2

3 5

 a

 b

 c

  b c a  2

   b c

  c a b  2

   c a

  a b c  2

   a b

.

Chứng minh

,a b c nên ta có thể chuẩn hóa cho ,

a b c

   . Khi đó nó được viết lại thành:

1

2

2

2

   1 2 a 2   a a 2

2

1

   1 2 b 2   b 2 b 2

1

   1 2 c 2   c c 2 2

1

3 5

Do bất đẳng thức đã cho là thuần nhất với

b

c

0

1 3

1 3

  

  

  

2

2

2

2

b

c

b c

 

a

1   9

1 3

1   9

2 3

  

  

  

  

Không mất tính tổng quát, giả sử . Ta có:

2

2

2

c

2

  1 2  b 2   b b 2 2

1

  1 2  c 2   c c 2

2

1

   1 2 b  

b 2

2

c

    2

c

b 2

    1 2   2   1

 1

2

2

2

2

a

2

2

2

2 a 2  c

b

a

18 a  a 3

5

9

a

a

1 9

2   3 

  

Bây giờ sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz, ta được:

2

2

2  1 2  a 2   a a 2

2

 1 9

a

18 a  a 3

3 5

5

Bài toán được đưa về dạng chứng minh sau:

2

2

a 3

17

a

8

a

5

 0

  1

Sau khi khai triển và rút gọn, ta được bất đẳng thức hiển nhiên đúng.

  .

Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a b c

24

Phần 2: Dạng hằng đẳng thức của bất đẳng thức

Cauchy-Schwarz

Bài 1: Dạng hằng đẳng thức thứ nhất

1.1. Các định lý

2

2

2

2

2

2

2

x

2

y

z

2

y

2

z

x

2

z

2

x

y

9

x

y

z

Bổ đề 1.1. Với mọi số thực x, y, z ta luôn có kết quả sau:

Chứng minh

2

2

2

2

x

2

y

z

4

x

4

y

z

8

xy

4

xz

4

yz

2

2

2

2

2

y

2

z

x

4

y

4

z

x

8

yz

4

xy

4

zx

2

2

2

2

2

z

2

x

y

4

z

4

x

y

8

xz

4

zy

4

xy

2

Biến đổi vế trái, ta có

Cộng từng vế các đẳng thức trên ta có điều phải chứng minh.

a b c x y z là những số thực dương tùy ý. Khi đó ta luôn có

,

,

,

,

,

2

2

2

2

2

2

 ax by

cz

a

b

c

x

y

z

  a b c

x

  y

z





2 3

Định lý 1.1 Cho

Chứng minh

c

(2

x

2

y

z

)

a y (2

2

z

x

)

b z (2

2

x

y

)

c

(2

x

2

y

2

z

z 3 )

a y (2

2

z

2

x

x 3 )

b z (2

2

x

2

y

y 3 )

2(

a b c x

 

)(

  y

z

 ) 3(

 ax by

cz

)

Ta có

Sử dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz

25

c

(2

x

2

y

z

)

a

(2

y

2

z

x

)

b z (2

2

x

y

)

2

2

2

2

2

2

(

a

b

c

)[(2

x

2

y

z

)

(2

y

2

z

x

)

(2

z

2

x

y

2 ) ]

2

2

2

2

2

2

2(

a b c x

 

)(

  y

z

 ) 3(

 ax by

cz

)

9(

a

b

c

)(

x

y

z

)

2

Suy ra

(sử dụng Bổ đề 1.1)

2

2

2

2

2

2

2(

a

  b

c x )(

  y

z

 ) 3(

 ax by

cz

)

3 (

a

b

c

)(

x

y

z

)

2

2

2

2

2

2

   a

2(

b

c x )(

  y

z

)

3 (

a

b

c

)(

x

y

z

)

3(

ax

by

cz

)

2

2

2

2

2

2

Từ đó

   (

a b c x

)(

  y

z

)

(

a

b

c

)(

x

y

z

)

(

 ax by

cz

)

2 3

.

x y z t ta có , ,

,

2

2

2

2

x

  

y

z

t

y

  

z

t

x

z

  

x

t

y

    x

y

t

z

2

2

2

2

y

z

t

 4 x

Bổ đề 1.2. Chứng minh rằng với mọi số thực

2

2

2

Chứng minh

(

x

  

y

z

t

)

x

  y

z

t

  y

z

 t x 2

2

2

2

2

x

y

z

t

2

xy

2

yz

2

zx

tx 2

ty 2

tz 2

Ta có:

2

2

2

2

y

  

z

t

x

x

y

z

t

2

yz

2

zt

ty 2

2

xy

2

xz

2

xt

2

2

2

2

2

z

  

x

t

y

x

y

z

t

2

zt

tx 2

2

xz

2

yx

2

yz

2

yt

2

2

2

2

2

t

  

x

y

z

x

y

z

t

tx 2

2

xy

2

yt

2

zx

2

zy

2

zt

2

Tương tự ta có:

26

Cộng từng vế bốn đẳng thức trên ta có điều phải chứng minh.

2

2

2

2

2

2

2

2

 ax by

 cz dt

a

b

c

d

x

y

z

t



   a b c d

x

y

z

t



   

1 2

Định lý 1.2. Cho a, b, c, d, x, y, z, t là các số thực dương tùy ý. Khi đó ta luôn có

Chứng minh

    z

y

t

  

z

t

x

  

x

t

y

  

y

x

z

  P d x

 a y

 b z

 c t

 

    z

y

t

t 2

    z

y

t

2

x

 P d x

 a x

    x

y

t

2

y

    y

x

z

2

z

 b z

 c t

  P

   a b c d

x

    z

y

t

2

 ax by

 cz dt



Đặt

2

2

2

2

2

2

2

2

2

P

4

a

b

c

d

x

y

z

t



2

2

2

2

2

2

2

2

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz , ta có

 2P

a

b

c

d

x

y

z

t



   a b c d

x

    z

y

t

2

 ax by

 cz dt

Suy ra



2

2

2

2

2

2

2

2

2

a

b

c

d

x

y

z

t



2

2

2

2

2

2

2

2

a

b

c

d

x

y

z

t

 ax by

 cz dt



   a b c d

x

y

z

t



    (đpcm)

1 2

x , ta luôn có

Vậy 

x x 2,

,..., n

Bổ đề 1.3. Chứng minh rằng với mọi số thực 1

27

2

2

n

n

n

x

j

x i

 2 x i

n 2

n 4

 1

 1

i

j

i

 1

    

  

2

n

2

2

Chứng minh

S

S

S

  i

n 1..

j

S n x . . i

2 x i

x i

  , ta xét x

n 2

n 4

j

 1

  

  

2

2

n

n

n

2

Đặt

S

nS

n S .

x i

x i

 .

 2 x i

n 2

n 4

i

 1

i

 1

i

 1

  

  

2

2

n

n

2

2

nS

nS

2 x i

 2 x i

 (Đpcm)

n 4

n 4

i

 1

i

 1

,...,

Vậy

x x 2,

x , ,..., n

y y , 1 2

y là những số thực dương tùy ý. Khi đó, n

n

n

n

n

n

Định lý 1.3. Cho 1

x y i i

2 y i

y i

x i

n 2

i

 1

 1

 1

i

i

 1

 1

i

i

  

   2 x  i 

  

       

  

   

   

ta có

n

Chứng minh

S

j

  x

j

 1

Đặt

2

2

n

n

n

S

S

x i

y i

x i

2 y i

 (a)

n 2

n 2

i

 1

i

 1

i

 1

  

  

  

  

  

  

  

  

   

   

2

2

n

n

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz , ta có

S

x i

 2 x i

n 2

n 4

i

 1

i

 1

  

  

n

n

n

n

n

n

Theo đẳng thức (1.5), ta có

S

S

y

x i

y i

x y i i

y i

i

 x y i i

n 2

n 2

n 2

i

 1

i

 1

i

 1

 1

 1

i

i

i

 1

  

  

  

   x  i 

  

28

2

2

n

n

n

n

n

y

y

i

x y i i

2 x i

2 i

n 2

n 4

 1

 1

i

i

i

 1

 1

 1

i

i

  

   x  i 

  

  

          

  

  

n

n

n

n

n

Thay vào (a) ta có

y i

x y i i

2 y i

2 x i

n 2

n 2

 1

 1

i

i

i

 1

 1

 1

i

i

  

   x  i 

  

  

          

n

n

n

n

n

Khai căn 2 vế, ta có

x y i i

2 y i

y i

x i

n 2

i

 1

 1

 1

i

i

 1

 1

i

i

  

   2 x  i 

  

       

  

   

   

Vậy

Bổ đề 1.4. Chứng minh rằng với mọi số thực x, y, z ta luôn có kết quả

2

2

2

2

2

2

4

x

  y

z

4

y

  z

x

4

z

  x

y

x

y

)

(

y

z

)

(

z

x

)

 9 (

sau

Chứng minh

2

2

2

4

x

  y

z

16

x

y

z

8

xy

8

xz

2

yz

2

2

2

2

4

y

  z

x

16

y

x

z

8

xy

8

yz

2

xz

2

2

2

2

4

z

  y

x

16

z

x

z

8

zy

8

xz

2

xy

2

Ta có

2

2

2

2

2

2

4

x

  y

z

4

y

  z

x

4

z

  x

y

18

x

y

z

xy

yz

zx

Cộng từng vế ta được

2

2

2

2

2

2

x

y

)

(

y

z

)

(

z

x

)

18

x

y

z

xy

yz

zx

 9 (

Lại có

,

,

,

,

,

Vậy ta có điều phải chứng minh.

a b c x y z là những số thực dương. Khi đó ta có

Định lý 1.4. Cho

29

2

2

2

2

2

2

x

  y

 

3

a

b

c

(

x

y

)

(

y

z

)

(

z

x

)

(

 ax by

cz

)

 z a b c



  

  

Chứng minh

a

z

  y

y

b

4

z

c

z

y

 x

3

z

3

y

y

z

3

z

x

4    y

 ax by

3

z

   y z      c x cz

 x 4  a x    a b c

    z 

  x  b x 

     y 

 

Ta có

2

a

4

x

  y

b

4

y

c

4

z

  y

z

 

 

2

2

2

2

2

2

a

b

4

x

  y

z

4

y

  z

x

4

z

  x

c

y

z 

  x z    

 

a

4

x

  y

z

b

4

y

  x

z

c

4

z

  y

z

2

2

2

2

2

2

a

b

c

4

x

  y

z

4

y

  z

x

4

z

  x

y

   

 

  

a b c

x

  y

z

3

 ax by

cz



2

2

2

2

2

2

a

b

c

4

x

  y

z

4

y

  z

x

4

z

  x

y

   

 

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz , ta có

  

a b c

x

  y

z

3

 ax by

cz



2

2

2

2

2

2

Theo (1.7)

3

a

b

c

(

x

y

)

(

y

z

)

(

z

x

)



(đpcm)

1.2. Áp dụng dạng hằng đẳng thức thứ nhất của bất đẳng thức

Cauchy-Schwarz trong đại số.

,a b c là những số thực dương. Chứng minh rằng:

,

Bài 1. Cho

30

2

2

2

3

a

b

c

  a b c

1 2 a

1 2 b

1 2 c

2 3

1 a

1   b

1 c

  

  

  

  

Chứng minh

y

x

z

 ta có điều phải chứng minh.

1  , a

1  , b

1 c

Áp dụng Định lý 1.1 với

,a b là những số thực dương. Chứng minh rằng

2

2

a

2

b

a

1

a

b

  1 2

 1

2

  1 2

1 b 4

4 3

  

  

Bài 2. Cho

Chứng minh

 b 1, a  2 , b y x

  a c   z 1

  

Áp dụng Định lý 1.1 với ta có điều phải chứng minh.

x y z là các số thực dương. Chứng minh rằng ,

,

2

2

2

2

2

2

2

2

2

x

y

z

xy

yz

zx

x

y

z

2

x

2

y

2

z

xy

yz

zx



2 3

Bài 3. Cho

x

y

y

z

z

x

a

,

b

,

c

Chứng minh

 2

 2 x

 2 x z ,

z y ,

y

    

Áp dụng Định lý 1.1 với

2

2

2

x

y

y

z

z

x

x

y

y

z

z

x

2

2

2

z

x

y

z

x

y

 2

 2

 2

 2

 2

 2

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

   

   

x

  y

z

2

2 3

Ta được

31

2

2

2

x

y

z

xy

yz

zx

2

2

2

2

x

y

z

x

  y

z

xy

yz

zx

2

2 3

2

2

2

x

y

z

xy

yz

zx

2

2

2

2

2

2

x

y

z

2

x

2

y

2

z

xy

yz

zx

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

x

y

z

xy

yz

zx

x

y

z

2

x

2

y

2

z

xy

yz

zx

1 3 2 3



(đpcm)

,a b c là những số thực dương. Chứng minh rằng

,

2

2

2

2

2

2

a 2

b

2

b 2

c

2

c 2

a

2

 1

 1

 1

  a b c

 ab bc

ca

 1

1 3

7 3

Bài 4. Cho

Chứng minh

a x

  b  , x y

 a c ,   z

1 1

  

2

2

ab a

  

1

2

a

b

2

2

a

b

2

Áp dụng định lý 1.1 với ,

 1

 1

2 3

2

2

2

a

b

2

2

ab

4

a b

 

ab a

  1

2

 1

2 3

ab

a 5

b 2

  1

1 3

Ta được

2

2

b 2

c

2

bc

b 5

c 2

  1

 1

1 3

2

2

c 2

a

2

ca

c 5

2

a

  1

 1

1 3

Chứng minh tương tự, ta có

Cộng từng vế các bất đẳng thức trên, ta được

32

2

2

2

2

2

2

a 2

b

2

b 2

c

2

c 2

a

2

 1

 1

 1

  a b c

 ab bc

ca

 (đpcm)

1

7 3

1 3

  . Chứng minh rằng:

2

1 x

1 y

1 z

x

  1

y

  1

z

  1

x

  

y

z

x

y

z

1

1

1

2 3

1 x

1 y

1 z

  

  

Bài 5. Cho x, y, z >1 và

a

Chứng minh

c

b

 1z z

 1x x

 1y y

x

Áp dụng Định lý 1.1 với , ,

z

y

, z , y x

x

1

y

1

z

1

x

  1

y

  1

z

  1

x

  y

z

 x

 z

 y

  

  

x

y

z

1

1

1

2 3

1 x

1 z

1 y

  

  

   x

1

y

  1

z

  1

3

x

  y

z

1 x

1 z

1 y

  

  

  

  

x

1

y

1

z

1

x

y

z

2 3

 x

 y

 z

  

  

Ta có:

 , nên

2

1 x

1 y

1 z

33

x

  1

y

  1

z

  1

x

  

y

z

x

y

z

1

1

1

2 3

1 x

1 y

  

  

1 z (đpcm)

 . Chứng minh rằng:

2

1 x

2 y

x

 

1 2

y

  1

x

2

y

x

2

y

1

2 1

2 3

1 x

1 y

  

  

Bài 6. Cho x, y >1 và

Chứng minh

z , ta có điều phải chứng minh.

Áp dụng bài 5 với y

,a b c là những số thực dương và

,

x

   . Chứng minh rằng

1

y

z

2

2

2

2

2

2

a b c

  

3

 ax by

cz

3

a

b

c

x

y

z

   1

   1

   1 

 

Bài 7. Cho

Chứng minh

2

2

2

2

2

2

x

  y

 

3

a

b

c

(

x

y

)

(

y

z

)

(

z

x

)

(

 ax by

cz

)

 z a b c



  

  

Từ Định lý 1.4 ta có

x

   , nên

1

y

z

x

   , 1

y

z

y

   , 1

x

z

z

   . Ta có y

1

x

2

2

2

2

2

2

x

  y

 

3

a

b

c

(1

z

)

  (1

x

)

(1

y

)

(

 ax by

cz

)

 z a b c



  

  

(đpcm)

a b c x y z là những số thực dương. Chứng minh rằng

,

,

,

,

,

2

2

2

2

ax ay bx

by 5

a

b 2

2

x

y

4

y

2

 

 

3 2

Bài 8. Cho

Chứng minh

y , ta có

Áp dụng Định lý 1.4 với c b , z

34

2

2

2

2

x

2

b 2

3

a

b 2

2

x

y

4

y

ax

by 2

 y a

 

 

  

  

2

2

2

ax

bx 2

2

ay

by 4

ax 3

by 6

3

a

b 2

2

x

y

4

y

2

 

 

(đpcm)

,a b c là những số thực dương. Chứng minh rằng

,

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

a

b

c

a

b

c

 ab bc

ca

2

a

b 2

2

c

 ab bc

ca



2 3

Bài 9. Cho

Chứng minh

  ; y

  ; z c a

  , ta được

a b

2

2

2

2

2

a

b

c

 b c

 c a

 a b

 a b c

  b c a

  c a b

 2 .

  

 

a b c b c

 

    

c a a b



2 3

2

2

2

2

2

2

2

 ab bc

ca

2

a

b

c

a

b

c

 ab bc

ca

  a b c

2



4 3

2

2

2

2

2

2

b

c

a

b

c

 ab bc

ca

 2 a



2

2

2

a

b

c

2

ab

bc 2

2

ca

2

 ab bc

ca

4 3

Áp dụng Định lý 1.1 với x b c

(đpcm)

x

   . Chứng minh rằng

3

y

z

x y z là những số thực dương và ,

,

2

2

2

y

z

 81 x

2

2

2

2

2

2

2

2

7

x

y

z

4

xy

yz

zx

16

xy

yz

zx

x

y

z



Bài 10. Cho

35

Chứng minh

a b c

  y   z   x

z x y

Áp dụng Định lý 1.1 với

2

2

2

2

2

2

z

x

y

x

y

z

x

y

y

z

z

x

 x y

 y z

 z x

   

 

Ta có

x

  y

z

.2

x

  y

z

2 3

.

2

2

2

2

2

2

4

x

  y

z

4

y

  z

x

4

z

  x

y

9

x

y

y

z

z

x

2

2

2

2

2

2

y

y

z

z

x

4

x

  y

z

4

y

  z

x

4

z

  x

y

   x

  

  

 

 

1 9

x

y

Mà theo Bổ đề 1.4 ta có

   z 3

2

2

2

2

2

2

y

y

z

z

x

x

y

z

   x

 1

   1

 1

Ta có:

2

2

2

2

2

2

2

2

xy

yz

zx

x

y

z

x

y

z

x

  y

z

   1

   1

   1 

 

4 3

2

2

2

2

2

2

x

y

z

x

y

z

2

x

2

y

2

z

3

 

2

2

2

x

y

z

2

xy

2

yz

2

zx

2

xy

yz

zx

4 3

2

2

2

2

2

2

2

2

2

x

y

z

x

y

z

9

x

y

z

xy

yz

zx



4 3

2 3

2

2

2

Vậy

 X x

y

z

Đặt

36

 Y xy

yz

zx

9

X

Y

 X X

4 3

2 3

Vậy ta có:

2

2

9

X

XY

Y

 X X

16 9

16 9

4 9

2

2

81

X

7

X

16

XY

Y 4

2

2

2

Bình phương 2 vế, ta được:

y

z

 81 x

2

2

2

2

2

2

2

2

7

x

y

z

4

xy

yz

zx

16

xy

yz

zx

x

y

z



Hay:

(đpcm)

x y z  và ,

1

,

x

   . Chứng minh rằng

3

y

z

3

1

2

1

1

x

  1

y

  1

z

1

1   x

1 y

1 z

1 x

1 y

1 z

  

  

   

   

Bài 11. Cho

Chứng minh

b

y

 ; 1

a

x

 ; 1

c

z

 1

Áp dụng Định lý 1.1 với

y

z

x

1 z

1 y

1 x

và ; ;

y

1

x

1

z

1

x

  

y

z

3

1 x

1 y

1 z

 x

 y

 z

  

  

x

  1

y

  1

z

1

2 3

1 x

1 y

1 z

   

   

Ta có

37

x

   , nên

3

y

z

1

1

1

x

  1

y

  1

z

1

1   x

1 y

1   z

2 3

1 x

1 y

1 z

   

   

(đpcm)

a b c d  . Chứng minh rằng: ,

, ,

0

2

2

2

2

a

b

c

d

   a b c d

  

4

1 2 a

1 2 b

1 2 c

1 2 d

1 a

1 b

1 c

1 d

  

  

  

1   2  Chứng minh

Bài 12. Cho

x

,

y

,

z

,

t

1 a

1 b

1 c

1 d

Áp dụng Định lý 1.2 với . Ta có đpcm.

a b c d x y z t , ,

,

,

,

,

,

 ta có:

0

2

2

2

2

2

2

2

2

a

3

3

2

x

b

3

3

3

3

y

c

z

3

d

3

t

ax by  



Bài 13. Chứng minh rằng:

  12 3 a b c d

 y

z

t

cz dt  

         . x

 

Chứng minh

b c d

  

1,

y

z

   t 1

2

2

Áp dụng Định lý 1.2 với

ax

  3

3

a

3

x

a

3

x

3





1 2

2

2

   ax 2

a

3

x

ax

3

 a x

 9

 6 2 3



2

2

  ax

a

3

x

2

 a x

 . 3

 2 3



Ta có:

2

2

by

2

3

b

3

y

2

b

y

 . 3



Tương tự ta có:

38

2

2

cz

c

3

z

2

c

z

 . 3

 2 3



2

2

dt

d

3

t

2

d t

   . 3

 2 3



2

2

2

2

2

2

2

2

2

3

a

3

x

b

3

3

3

3

c

y

z

3

d

3

t

ax by  

cz dt  



Cộng từng vế của các bất đẳng thức trên ta được:

 3

 a b c d

           x 12

 z

y

t

.

a b c d  . Chứng minh rằng: ,

0

2

2

2

2

2

2

2

2

3

a

a 3

3

b

b 3

3

c

c 3

3

d

d 3

 1

 1

 1

 1

 b

 a

 d

2

2

2

a

1

b

1

d

1

1

c

Bài 14. Cho , ,

4

 c 2  d

3 2

 a

 b

 c

  

  

.

Chứng minh

x

,

y

,

z

,

t

1 b

1 a

1 c

1 d

2

2

2

2

 4 2

3

a

3

3

b

3

3

c

3

3

d

3

1 2 a

1 2 b

1 2 c

1 2 d

  

  

  

  

  

  

  

  

   

   

Áp dụng bài 13 với ta có:

3

a b c d

      

12

1 a

1 b

1 d

1 c

  

  

2

2

2

2

2

2

2

2

3

a

a 3

3

a

a 3

3

a

a 3

3

a

a 3

 1

 1

 1

 1

 a

 a

 a

 a

2

2

2

2

a

b

1

c

1

d

1

1

.

4

3 2

 a

 b

 c

 d

  

  

. (đpcm).

39

a b c d x y z t  và ,

0

,

,

,

,

,

,

a b c d

        . Chứng minh z

1

x

y

t

Bài 15. Cho

2

2

2

2

2

2

2

2

3

a

3

x

3

b

3

3

z

3

d

3

t

y

c

3







  ax by

 dt

rằng:

  9

  cz 2

.

a b c d

y

x

z

t

Chứng minh

        ta có điều phải chứng minh. 1

y

x

z

t

,

,

,

,

,

,

,

Áp dụng bài 13 với

a b c d x y z t  và a b c d 0

       . Chứng minh

Bài 16. Cho

2

2

2

2

2

2

2

2

a 3

x

b 3

y

c 3

z

d 3

 1 3

 1

 1 3

 1

 1 3

 1

 t 1 3

 1

3

ax

by 3

cz 3

dt 3

4

3 2

rằng:

Chứng minh

a x

 

b 1; z y 3 ;

   a ; d c    z t 1;

  

Áp dụng Định lý 1.2 với:

2

2

3

x

a 3

9

x

3

3

x

3

9

ax

9

a

3

x

3

  1 3 a



  1 3 a



1 2

1 2

2

2

3

a

3

x

9

ax

3

a

3

x

3

  1 3



 1

1 2

2

2

3

x

3

ax a

    x 1

   a 1 3



 1

3 2

Ta có:

Tương tự ta cũng có:

40

2

2

3

y

by b 3

    y 1

  1 3 b



 1

3 2

2

2

3

z

cz 3

c

    z 1

  1 3 c



 1

3 2

2

2

t 3

3

dt

d

    t 1

  1 3 d



 1

3 2

2

2

2

2

2

2

2

2

3

x

3

y

3

z

t 3

  1 3 a



 1

  1 3 b



 1

  1 3 c



 1

  1 3 d



 1

ax 3

by 3

cz 3

dt 3

        

a b c d

x

y

z

t

4

3 2

Cộng từng vế 4 bất đẳng thức trên ta được:

       , nên ta có điều phải chứng minh.

x

y

z

t

Mà theo giả thiết thì: a b c d

  

0,

i

n 1...

ix

n

n

n

n

x i

n 2

 1

 1

i

i

 1

 1

i

i

1 2 x i

1 x i

  

  

  

    2 x   i  

    .    

  

  1  

   

Bài 17. Cho . Chứng minh rằng:

Chứng minh

;

  i

n 1..

y i

1 x i

Áp dụng Định lý 1.3 với ta có điều phải chứng minh.

n

  

0,

i

n 1...

ix

i

1n  x 1 i

n

n

n

Bài 18. Cho và . Chứng minh rằng:

 

1 2

1

x i

x i

 . n

i

 1

i

 1

i

 1

1 x i

  

   

   

.

Chứng minh

41

1

x i

y

;

  i

n 1...

;

x i

i

x i

 x i

Áp dụng Định lý 1.3 với: .

n

n

n

n

n

1

x i

x i

.

1

x i

x i

x i

n 2

i

 1

i

 1

 1

i

i

 1

i

 1

1 x i

  

  

x i

  

 1  .  x  i

   

   

    

   

   

   

n

n

x i

Ta có:

  n

0

i

 1

i

 1

1 x i

  

 1  x  i

n

n

n

Mà: .

 

1 2

1

x i

x i

 . n

i

 1

i

 1

i

 1

1 x i

  

   

   

(đpcm).

a b c  và ,

0

,

 ab bc

ca

1

 . Chứng minh rằng

2

2

2

 2 3

ab

 2 3

bc

 2 3

ca

 9 1 2

  b

c

 abc a

 

  .

Bài 19. Cho

Chứng minh

x

,

y

,

z

 , ta có

1 b

1 c

1 a

2

2

2

Áp dụng Bổ đề 1.1 với:

9

2 a

2   b

1 c

2 b

2   c

1 a

2 c

2   a

1 b

1 2 a

1 2 b

1 2 c

  

  

  

  

  

  

  

  

2

2

2

2

2

bc

ab

2

ca

2

ab

ca

2 2 a b

2 c a

9

2 2   b c 2 2 2 a b c

2

2

2

bc 2

 ca ab

ca 2

  ca 2 2 2 2 a b c  2

  2 ab bc 2 2 2 a b c  2

 ab bc

2

  bc 2 2 2 2 a b c  bc 2 ab

ca

2

2

9

 ab bc

ca

2 ab c 2

abc 2

2 a bc 2

 

  .

.

 ab bc

ca

 . Nên:

1

2

2

2

 2 3

ab

 2 3

bc

 2 3

ca

 9 1 2

 

c

 abc a b

 

  . (đpcm).

42

xy

yz

zx

  1

x y z , ,

 . Chứng minh rằng:

0

2

2

2

  a b c

 axy byz

czx

a

b

c

  y

z

 xyz x

1 2   

  .

2 3

Bài 20. Cho

Chứng minh

a

 2 3

xy

b

 2 3

yz

c

 2 3

zx

 

 2  

2

2

2

2

2

2

a

b

c

 2 3

xy

 2 3

yz

 2 3

zx

   

  .

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz ta có:

2

2

2

 2 3

xy

 2 3

yz

 2 3

zx

 9 1 2

  y

z

 xyz x

 

 . 

Theo bài 19:

2

2

2

2

2

a

b 2

c 2

3

 axy byz

czx

a

b

c

  y

z

 xyz x

 

 

.9 1 2  

  .

2

2

2

a b c

2

3

 axy byz

czx

3

a

b

c

  y

z

   

 xyz x

1 2   

  .

2

2

2

a b c

2

3

 axy byz

czx

3

a

b

c

  y

z

   

 xyz x

1 2   

  .

2

2

2

  a b c

 axy byz

czx

a

b

c

  y

z

 xyz x

1 2   

  .

2 3

Vậy:

xy

yz

zx

1;

x y z , ,

0

(đpcm).

 . Chứng minh rằng:

Bài 21. Cho

    y

x

z

  y

z

 xyz x

 

2 xyz

3

1 2 x

1 2 y

1 2 z

  

  1 2    

.

Chứng minh

43

a

;

b

;

c

 , ta có

1 x

1 y

1 z

    y

x

z

  y

z

Áp dụng bài 20 với

 xyz x

 

1   y

1 z

1 2 x

1 2 y

1 2 z

 2 1  x 3 

  

  

  1 2    

.

xy

yz

zx

 nên

1

1 x

1 y

1   z

1 xyz

    y

x

z

  y

z

Lại có , từ đó có:

 xyz x

 

2 xyz

3

1 2 x

1 2 y

1 2 z

  

  1 2    

.

xy

yz

zx

1;

x y z , ,

 . Chứng minh rằng:

0

2

2

2

x

  y

z

3

xyz

x

y

z

  y

z

 xyz x

1 2   

  .

2 3

Bài 22. Cho

Chứng minh

a

 z b x c ;

;

 . Ta có điều phải chứng minh.

y

Áp dụng bài 20 với

x y z , ,

 ta luôn có:

0

4

4

4

2

2

2

x

y

z

x

z

Bài 23. Chứng minh rằng:

2

2

2

y 9

2

x

2

y

z

2

y

2

z

x

2

z

2

x

y

.

Chứng minh

,

,

,

,

 . Ta luôn có:

0

a a a b b b , 1 3 3

2

2

1

2

Đầu tiên, ta chứng minh kết quả sau:

 

2 a 1 b 1

2 a 2 b 2

2 a 3 b 3

a 1 b 1

 a 2  b 2

a 3 b 3

.

2

2

Thật vậy, theo Cauchy-Schwarz ta có:

a

b 1

b 2

a 1

2

 

2 a 1 b 1

2 a 2 b 2

2 a 1   b 1

2 a 2 b 2

a 1 b 1

a 2 b 2

  

  

. (1)

44

2

2

b 1

b 2

b 3

a 1

a 2

a 3

 

 

a 1 b 1

a 2 b 2

2 a 3 b 3

   

      

2

2

Lại có: .

 

 

a 1 b 1

a 2 b 2

2 a 3 b 3

a 1 b 1

a  2  b 2

a 3 b 3

2

. (2)

 

2 a 1   b 1

2 a 2 b 2

2 a 3 b 3

a 1 b 1

a  2  b 2

a 3 b 3

2

Từ (1) và (2) . (*)

2 x a ;

z

a 1

2 y a ; 3

2

2

2

2

Áp dụng bất đẳng thức (*) với: và

2

x

2

y

z

;

2

y

2

z

x

;

2

z

2

x

y

b 1

b 2

b 3

4

4

4

x

y

z

.

2

2

2

2

x

2

y

z

2

y

2

z

x

2

z

2

x

y

2

2

2

2

x

y

z

Ta có:

2

2

2

2

x

2

y

z

2

y

2

z

x

2

z

2

x

y

 

 

.

2

2

2

2

2

2

Mà theo Bổ đề 1.1, ta có:

2

x

2

y

z

2

y

2

z

x

2

z

2

x

y

9

x

y

z

4

4

4

x

y

z

.

2

2

2

2

x

2

y

z

2

y

2

z

x

2

z

2

x

y

2

2

2

2

2

2

2

y

z

x

z

Nên:

2

2

2

y 9

 9

x

y

z

x 

(đpcm).

1.3. Áp dụng dạng hằng đẳng thức thứ nhất của bất đẳng thức

Cauchy-Schwarz trong lượng giác.

Ta có thể sử dụng dạng hằng đẳng thức của bất đẳng thức Cauchy-Schwarz để sáng

tạo và chứng minh một số bất đẳng thức trong lượng giác.

45

;

;

Trong phần này, ta luôn giả sử tam giác ABC có:

 AB c BC a CA b 

p

  a b c 2

 S là diện tích tam giác, là nửa chu vi

m m m lần lượt là độ dài đường trung tuyến kẻ từ A; B; C

;

;

a

b

c

;

;

h h h lần lượt là độ dài đường cao kẻ từ A; B; C a

b

c

Bài 1. Cho tam giác ABC có độ dài 3 cạnh là a, b, c và độ dài 3 trung tuyến tương

m m m . Chứng minh rằng:

,

,

a

b

c

2

2

2

a

b

c

 

 a b c m m m c

a

b

a m b m c m . . c

b

a

3 2

2 3

ứng là

Chứng minh

,

,

 x m y m z m c

a

b

2

2

a

b

 

a m b m c m . . c

a

b

2 2  c m m m c

2 b

2 a

 a b c m m m c

b

a



2 3

Áp dụng Định lý 1.1 với ta có

2

2

2

b

c

(1)

2 m a

 2

a 4

2

2

2

a

c

2 m b

 2

b 4

2

2

2

b

a

2 m c

 2

c 4

2

2

2

Ta có

a

b

c

2 2 m m m b c

2 a

3 4

Cộng từng vế 3 đẳng thức trên, ta được:

Thay vào bất đẳng thức (1) ta được điều phải chứng minh.

Bài 2. Cho tam giác ABC, chứng minh rằng

46

2

2

2

a

b

c

 

6

S

2 h a

2 h b

2 h c

 a b c h a

h b

h c



2 3

Chứng minh

 , ta được

,

,

 x h y h z h c

b

a

2

2

2

a

b

c

 

a h . a

b h . b

c h c

2 h a

2 h b

2 h c

 a b c h a

h b

h c



2 3

Áp dụng Định lý 1.1 với

2

S

a h . a

b h . b

c h c

Mà , từ đó có điều phải chứng minh.

2

2

2

2

2

2

2(

 r R

)

a

b

c

cot

A

cot

B

cot

C

  a b c



2 3 3

Bài 3. Cho tam giác ABC, chứng minh rằng

Chứng minh

x

cot

A y ,

cot

B z ,

cot

C

Áp dụng Định lý 1.1 với

2

2

2

2

2

2

a .cot

 A b

.cot

 B c

.cot

C

a

b

c

cot

A

cot

B

cot

C



Ta được

  a b c

cot

A

cot

B

cot

C



2 3

(1)

a .cot

 A b

.cot

 B c

.cot

C

2(

 r R

)

2

2

2

2

2

2

(1)

  2(

r R

)

a

b

c

cot

A

cot

B

cot

C



  a b c

cot

A

cot

B

cot

C



2 3

A

cot

B

cot

C

3

Lại có cot

Từ đó ta có điều phải chứng minh.

47

1

1

1

1 R 4

3 2

1 2 a

1 2 b

1 2 c

1   b

1 c

4 1   a 3 

  

sin

sin

sin

    

A 2

B 2

    

C 2

Bài 4. Cho tam giác ABC, chứng minh rằng

a

,

b

,

c

1 a

1 c

1 b

Chứng minh

cos

,

y

cos

,

z

cos

C 2

     x 

A 2

B 2

Áp dụng Định lý 1.1 với

2

2

2

.cos

.cos

cos

cos

cos

cos

A 2

1 a

A 2

1 b

B 2

1 c

C 2

1 2 a

1 2 b

1 2 c

B 2

C 2

  

  

  

cos

cos

cos

A 2

1   b

1 c

B 2

C 2

2 1   a 3 

  

  

Ta được

a

2 sin ,

A b

R

B c 2 sin ,

R

2 sin

R C

1

1

1

.cos

.cos

cos

Mà ,

1 a

A 2

1 b

B 2

1 c

1 R 4

C 2

sin

sin

sin

    

B 2

A 2

    

C 2

2

2

2

Suy ra

cos

cos

cos

 , nên

A 2

B 2

C 2

9 4

1

1

1

cos

cos

cos

1 R 4

3 2

1 2 a

1 2 b

1 2 c

1   b

1 c

A 2

B 2

C 2

2 1   a 3 

  

  

sin

sin

sin

    

Lại có

cos

cos

 , từ đó có điều phải chứng minh.

2

A 2 A 2

B 2 B 2

   C   2 C 2

Mà cos

48

2

2

2

2

2

r 3

r 3

a

b

c

4

S

a h a

b h b

c h c

1 2 h a

1 2 h b

1 2 h c

  

  

  

  

Bài 5. Cho tam giác ABC, chứng minh rằng

Chứng minh

x

y

z

1 h a

1 h b

1 h c

2

2

2

a

b

c

  a b c

2 3

a h a

b h b

c h c

1 2 h a

1 2 h b

1 2 h c

1 h a

1 h b

1 h c

  

  

  

  

Áp dụng Định lý 1.1 với , , , ta có

2

p

    a b c

2 S r

1  , r

1 h a

1 h b

1 h c

2

2

2

a

b

c

.

2 2 S . r 3

1 r

a h a

b h b

c h c

1 2 h a

1 2 h b

1 2 h c

  

  

Mà , cho nên

2

2

2

2

2

r 3

r 3

a

b

c

4

S

a h a

b h b

c h c

1 2 h a

1 2 h b

1 2 h c

  

  

  

  

Vậy ta có

p

3

R

2 2 m m m b c

2 a

3 3

1 2 sin

A

1 2 sin

1 2 sin

B

2 3

1 sin

A

1 sin

B

1 sin

C

  

  

  

  

C Chứng minh

Bài 6. Cho tam giác ABC , chứng minh rằng

x

y

z

1 sin

A

1 sin

B

1 sin

C

Áp dụng Định lý 1.1 với ; ; , ta được

49

2

2

2

a

b

c

a sin

A

b sin

B

c sin

C

1 2 sin

A

1 2 sin

B

1 2 sin

C

  

  

  a b c

2 3

1 sin

A

1 sin

B

1 sin

C

  

  

2

R

a sin

A

b sin

B

c sin

C

2

2

2

Theo định lý hàm số sin:

a

b

c

2 2 m m m b c

2 a

3 4

2

2

2

Theo công thức trung tuyến, ta có: ,

a

b

c

2 2 m m m b c

2 a

4 3

nên

6

R

  a b c

2 2 m m m b c

2 a

1 2 sin

1 2 sin

B

1 2 sin

C

A

2 3

1 sin

A

1 sin

B

1 sin

C

2 3

  

  

  

  

Từ đó ta có:

p

3

R

2 a

2 2 m m m b c

3 3

1 2 sin

1 2 sin

B

A

C

2 3

1 sin

A

1 sin

B

1 sin

C

  

  

  

1   2 sin  Bài 7. Cho tam giác ABC, chứng minh rằng

2

2cos cos cos

A

B

C

4 cos

cos

cos

sin sin sin

B

A

C

1 2

2 3

A 2

B 2

C 2

9 4

  

  

  

  

Hay

a

sin ;

A b

sin ;

B c

sin

C

Chứng minh

x

cos ;

A y

cos ;

B z

cos

C

Áp dụng bất đẳng thức (1.2) với

Ta có

50

2

2

2

2

2

2

A sin .cos

A

B sin .cos

B

C sin .cos

C

sin

A

sin

B

sin

C

cos

A

cos

B

cos

C



sin

A

sin

B

sin

C

cos

A

cos

B

cos

C



2 3

A sin .cos

A

B sin .cos

B

C sin .cos

C

(sin 2

A

sin 2

B

C sin 2 )

2sin .sin .sin

B

A

C

1 2

2

2

2

2

sin cos

A A

 

sin cos

B 2 B

sin   cos

C 2 C

C C

sin

A

sin

B

sin

C

4cos

cos

cos

  2 2cos .cos .cos A   A 1 2cos .cos .cos B A 2 2

B B C 2

cos

A

cos

B

cos

C

 

1 4sin

sin

sin

C 2

B 2

A 2

2

2

2

2

2

2

sin

A

sin

B

sin

C

cos

A

cos

B

cos

C



A 2 2cos .cos .cos

B

C

A 1 2cos .cos .cos

B

C



2

2cos .cos .cos

A

B

C

9   4

1 2

  

  

2

Nên ta có

2sin .sin .sin

B

A

C

2cos .cos .cos

A

B

C

9 4

1 2

  

  

.4cos

cos

cos

sin

sin

2 3

A 2

B 2

C 2

A 2

B 2

C 2

  1 4sin 

  

Vậy

2

2cos .cos .cos

B

A

C

cos

cos

cos

sin .sin .sin

A

B

C

9 4

1 2

8 3

A 2

B 2

C 2

2 3

  

  

Hay

(đpcm)

nhọn. Chứng minh rằng: Bài 8. Cho ABC

51

2

2

2

r R

 

a

b

c

m m m b c

a

3 p

4

2 3

.

Chứng minh

a

Áp dụng Định lý 1.1 với:

 a m  b m  b   c m c

1 h a 1 h b 1 h c

  x    y    z 

a

; và ;

2 2 m m m b c

2 a

m m m b c h h h b a c

1 2 h a

1 2 h b

1 2 h c

  

  

  

  

Ta có:

m m m c

b

a

2 3

1 h a

1 h b

1 h c

  

  

. (*)

  1

R r

m a h a

m b h b

m c h c

2

2

2

Mà: .

a

b

c

2 2 m m m b c

2 a

3 4

1  . r

1 h a

1 h b

1 h c

2

.

S 2

aa h .

2

a   2 S

a S 4

1 h a

1   2 h a

2

Lại có: .

2

b S 4

1 2 h b

Tương tự ta có: .

52

2

2

c S 4

1 2 h c

2

2

2

a

c

.

 2

 b 4 S

1 2 h a

1 2 h b

1 2 h c

Cộng từng vế ta được: .

2

2

2

a

c

2

2

2

Thay vào bất đẳng thức (*) ta được:

1

a

b

c

m m m b c

a

 2

R r

3 4

 b 4 S

2 3

1 r

  

  

2

2

2

a

c

a

.

 r R r

3 4

b S

2 3

m m m b c r

.

S

p r .

2

2

2

Mà: nên

   r R

a

b

c

m m m c

b

a

3 p

4

2 3

. (đpcm).

1

1

1

2

2

2

a

b

c

2

2

2

a   b c a

b   a c b

c   a b c

  b c a

  a c b

  a b c

   

   

. Chứng minh rằng: Bài 9. Cho ABC

  a b c

2 3

1 a

1   b

1 c

  

  

.

Chứng minh

,a b c là 3 cạnh của tam giác và: ,

Áp dụng Định lý 1.1 với

x

,

y

,

z

1  p b

1  p c

1  p a

.

Ta được:

53

1

1

1

2

2

2

a

b

c

2

2

2

a  p a

b  p b

c  p c

 p a

 p b

 p c

   

   

  a b c

2 3

1  p a

1  p b

1  p c

  

  

.

p a

 

  a

  b

p b

 

  c

p c

 

  a b c 2   a b c 2   a b c 2

  b c a 2   a c b 2   a b c 2

Mà ta có:

4

4

4

2

2

2

a

b

c

2

2

2

a 2   b c a

b 2   a c b

c 2   a b c

  b c a

  a c b

  a b c

   

   

Nên:

  a b c

2 3

1  p a

1  p b

1  p c

  

  

.

Mặt khác:

1  p a

1  p b

4 c

 p a

 p b

2 

.

1  p b

1  p c

4 a

 p b

 p c

2 

.

1  p c

1  p a

4 b

 p c

 p a

2 

.

Cộng từng vế của ba bất đẳng thức trên ta được:

54

2

1  p a

1  p b

1  p c

1 a

1   b

1 c

  

  

.

4

4

4

2

2

2

a

b

c

2

2

2

2 a   b c a

2 b   a c b

2 c   a b c

  b c a

  a c b

  a b c

   

   

Vậy:

  a b c

2 3

1  p a

1  p b

1  p c

  

  

.

1

1

1

2

2

2

a

b

c

2

2

2

a   b c a

b   a c b

c   a b c

  b c a

  a c b

  a b c

   

   

Hay:

  a b c

2 3

1 a

1   b

1 c

  

  

. (đpcm)

2

2

2

a

c

2

2

2

tan .tan .tan

A

B

C

A

cot

cot

B

cot

C

A

.cot

B

.cot

C

 1 2 3cot

2 3

b S 4

 Chứng minh

. Chứng minh rằng: Bài 10. Cho ABC

Áp dụng bài 21 phần áp dụng dạng hằng đẳng thức của bất đẳng thức

x

cot

A y ;

cot

B z ;

cot

C

cot

A

cot

B

cot

C

A

1 cot

B

1 cot

C

2 1   3 cot 

  

2

2

2

cot

A

cot

B

cot

C

A

.cot

B

.cot

C

cot

A

cot

B

cot

C

1 2cot  

  .

2

2

2

a

c

Cauchy-Schwarz trong đại số với . Ta được:

cot

A

cot

B

cot

C

b S 4

Ta có: .

A

cot

B

cot

C

3

. Lại có: cot

55

2

2

2

cot

A

cot

B

cot

C

A

.cot

B

.cot

C

cot

A

cot

B

cot

C

1 2cot  

 

2

2

2

cot

A

cot

B

cot

C

A

.cot

B

.cot

C

 1 2 3 cot

2

2

2

a

c

.

tan .tan .tan

B

A

C

b S 4

2 3

2

2

2

Vậy ta có:

cot

A

cot

B

cot

C

A

.cot

B

.cot

C

 1 2 3 cot

(đpcm).

56

Bài 2. Dạng hằng đẳng thức thứ 2

2.1. Các định lý.

x y z R . Chứng minh rằng: ,

,

9(

x

y y )(

z z )(

x

 ) 8(

x

  y

z xy )(

yz

zx

)

Bổ đề 2.1. Cho

2

Chứng minh

(

x

y y )(

z

)

xy

xz

yz

y

2

(

x

y y )(

z

)(

z

x

)

(

xy

xz

yz

y

)(

z

x

)

2

2

xyz

2 x y

xz

2 x z

yz

xyz

2 y z

2 y x

2 x y

2 x z

2 y x

2 y z

2 z x

2 z y

2

xyz

Ta có:

2

2

2

x y

xyz

2 x z

xy

2 y z

xyz

xyz

yz

xz

(

x

  y

z xy )(

yz

zx

)

 2

2 x y

2 x z

2 y x

2 y z

2 z x

2 z y

3

xyz

Mặt khác:

2 x y

2 y z

2 z x

3

xyz

2 x z

2 z y

2 y x

3

xyz

2   x y

2 x z

2 y x

2 y z

2 z x

2 z y

6

xyz

9

2 x y

2 x z

2 y x

2 y z

2 z x

2 z y

2

xyz

8

2 x y

2 x z

2 y x

2 y z

2 z x

2 z y

3

xyz

  9(

x

y y )(

z z )(

x

 ) 8(

x

  y

z xy )(

yz

zx

)

(đpcm)

57

x y z  . Khi đó ta luôn có: ,

0

,

1

1

1

2

2

2

16

xy

9  yz

zx

2

x

  y

z

x

2

y

z

x

  y

2

z

Định lý 2.1. Cho

Chứng minh

x

  

y

z

(

x

y

)

(

x

z

) 2 (

x

y x )(

z

)

1

4(

x

1 y x )(

z

)

2

x

  y

z

2

1

Ta có: 2

4(

y

1 z y )(

x

)

x

2

y

z

2

1

1 z y )(

z

)

4(

x

x

  y

2

z

2

Tương tự ta có:

1

1

1

2

2

2

2

x

  y

z

x

2

y

z

x

  y

2

z

4(

x

z

)

4(

x

z

)

4(

x

z

)

2(

x

1 y x )(

1 z y )(

1 y x )(

y   x  )( z y y

z )(

z

x

)

(

x

y y )(

z

)(

z

x

)

(

x

  y

z xy )(

yz

zx

)

8 9

1

1

1

2

2

2

9  yz

16(

xy

zx

)

2

x

  y

z

x

2

y

z

x

  y

2

z

Mà theo kết quả Bổ đề 2.1 ta có:

(đpcm)

x y z  và ,

0

,

x

   . Chứng minh rằng:

1

y

z

Hệ quả 2.1. Cho

58

1

1

1

2

2

2

16

xy

9  yz

zx

x

y

z

 1

 1

 1

Chứng minh

x

   ta có điều phải chứng minh.

1

y

z

Áp dụng Định lý 2.1 với

x y z  . Khi đó ta luôn có: ,

0

,

yz   y

z

2

x

zx y 2

x

z

xy   y

x

2

z

3 4

Định lý 2.2: Cho

2

yz   y

z

2

x

zx y 2

x

z

xy   y

x

2

z

   

   

1

1

1

yz

zx

xy

2

2

2

2

x

  y

z

x

2

y

z

x

  y

2

z

   

   

Chứng minh

1

1

1

2

2

2

16

yz

9  zx

xy

x

2

y

z

x

  y

2

z

2

x

  y

z

2

yz

zx

xy

yz   y

2

x

zx y 2

xy   y

x

2

z

z

x

z

9  zx

16

yz

xy

9 16

   

   

Mà theo Định lý 2.1

yz   y

z

2

x

zx y 2

x

z

xy   y

x

2

z

3 4

(Đpcm)

x y z t . Chứng minh rằng: ,

,

,

(

x

y y )(

z z )(

t

t )(

x

)

(

x

  

y

z

t xyz )(

yzt

ztx

txy

)

Bổ đề 2.2. Cho 4 số thực

.

Chứng minh

59

2

2

(

x

y y )(

z

)(

z

t

)(

t

x

)

(

xy

yz

zx

y

)(

zt

zx

  tx

t

)

2 x yz

2 x zt

2 x yt

2 y xz

2 y xt

2 y zt

2 z xy

2 z xt

Ta có:

2 z yt

2 t xy

2 t yz

2 t xz

2 2 x z

2 2 y t

2

xyzt

.

(

x

  

y

z

t xyz )(

yzt

ztx

txy

)

2 x yz

2 x zt

2 x yt

2 y xz

2 y xt

2 y zt

2 z xy

Mặt khác:

2 z xt

2 z yt

2 t xy

2 t yz

2 t xz

4

xyzt

.

2 2 x z

2 2 y t

2

xyzt

Áp dụng bất đẳng thức AM - GM: .

x

y y )(

z z )(

t

t )(

x

)

(

x

  

y

z

t xyz )(

yzt

ztx

txy

)

. Vậy (

x y z t . Chứng minh rằng: ,

,

,

1

1

1

1

3

3

3

3

2

x

2

y

  z

t

x

2

y

2

z

t

x

  y

2

z

t 2

2

x

  

y

z

t 2

Bổ đề 2.3: Cho 4 số thực dương

2 yzt

27(

xyz

ztx

txy

)

.

Chứng minh

x

      z

y

y

z

t

33 (

x

y y )(

z

)(

z

t

)

  x

2

y

2

z

  t

3 ( 3

x

y y )(

z

)(

z

t

)

2

y

2

z

t

27(

x

z

)(

z

t

)

   x

3

 1

y y  )( 1 y y )(

27(

x

z z )(

t

)

x

2

y

2

z

t

3

Ta có:

60

1

27(

y

t

t )(

x

)

1 z z )(

x

  y

2

z

t 2

3

1

1 

27(

z

t

t )(

x x )(

y

)

2

x

  

y

z

t 2

3

1

1  x x )(

t 27(

y y )(

z

)

2

x

2

y

  z

t

3

Tương tự ta có:

1

1

1

1

3

3

3

3

x

  y

2

z

t 2

2

x

  

y

z

t 2

2

x

  

y

z

t 2

2

x

2

y

  z

t

1 . 27 (

x

2( x y y )(

z      )( t z

y z

t ) )(

t

x

)

Cộng từng vế các bất đẳng thức trên ta được:

(

x

y y )(

z z )(

t

t )(

x

)

(

x

  

y

z

t xyz )(

yzt

ztx

txy

)

1

1

1

1

3

3

3

3

x

  y

2

z

t 2

2

x

t 2

2

x

  

y

z

t 2

2

x

2

y

  z

t

z

y

   2 yzt

27(

xyz

ztx

txy

)

Theo Bổ đề 2.2, ta có

x y z t , , ,

 ta luôn có:

0

3

3

3

3

Định lý 2.3:

xyz y

yzt z

2

x

2

  z

t

2

y

2

  t

x

2

z

ztx   x t 2

y

t 2

2

txy   y x

z

2 3

.

Chứng minh

Áp dụng định lý:

61

3

a

a

a

c

c

a b c 1 1 1

a b c 2 2 2

a b c 3 3 3

a b c 4 4 4

3 a 1

3 2

3 3

3 4

3 b 1

3 b 2

3 b 3

3 b 4

3 c 1

3 2

3 c 3

3 4





3

3

3

3

3

xyz y

yzt z

2

x

2

  z

t

2

y

2

  t

x

2

z

ztx   x t 2

y

t 2

2

txy   y x

z

   

   

3 1

3 1

3 1

xyz

yzt

ztx

txy

.

 3 1



1

1

1

1

.

3

3

3

3

  z

2

2

x

t

2

y

2

z

  t

x

2

z

t 2

  x

t 2

2

x

  y

z

y

   

   y  Theo Bổ đề 2.3 ta có:

1

1

1

1

3

3

3

3

2

x

2

y

  z

t

2

y

2

z

  t

x

2

z

t 2

  x

t 2

2

x

  y

z

y

Ta có:

 2 yzt

27(

xyz

ztx

txy

)

.

3

3

3

3

3

xyz y

yzt z

2

x

2

  z

t

2

y

2

  t

x

2

z

ztx   x t 2

y

t 2

2

txy   y x

z

4.2 27

   

   

3

3

3

3

2

x

2

  z

t

x

2

y

z

t

x

  y

t 2

2

x

yzt  2

ztx z 2

txy    z

y

t 2

2 3

xyz y

Thay kết quả này vào bất phương trình đầu tiên ta có:

(đpcm).

x y z t  và ,

0

,

,

x

    . Chứng minh rằng:

1

y

z

t

3

3

3

3

Hệ quả 2.2: Cho

xyz   y

1

x

yzt   z

1

y

ztx   t

z

1

t

txy   x

1

2 3

.

x

1

y

z

t

Chứng minh

    ta có điều phải chứng minh.

Áp dụng Định lý 2.3 với

62

x y z t  và ,

0

,

,

xyzt  . Chứng minh rằng:

1

3

3

3

3

2 3

1 2

1 y 2

1   y

t

2

x

y

  z

t

2

z

t

2

z

t 2

z

2

x

  

z

t 2

1 y

 x x

 y x

Hệ quả 2.3: cho

1

Chứng minh

xyzt  ta có điều phải chứng minh.

Áp dụng Định lý 2.3 với

2.2. Áp dụng dạng hằng đẳng thức thứ hai của bất đẳng thức

Cauchy-Schwarz trong đại số.

,a b c không đồng thời bằng 0. Chứng minh rằng:

,

2

2

2

2

2

2

bc 2  b

2

a

c

a

c

a

ca 2 b 2

ab 2  b

c 2

3 4

Bài 1. Cho

2

2

Chứng minh

c

  x a   y b   2 z

Áp dụng Định lý 2.2 với ta có điều phải chứng minh.

a b c d  . Chứng minh rằng: ,

, ,

0

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

2

a

c

d

a

b 2

c

d

a

b

2

d

2

a

b

2

d

cda  c 2

dab 3  c

2 3

abc 3  b 2

bcd 3  2

Bài 2. Cho

3

3

3

Chứng minh

x a y b z ;

;

3 c t ;

d

Áp dụng Định lý 2.3 với: . Ta có điều phải chứng minh.

a b c d  . Chứng minh rằng: ,

, ,

0

Bài 3. Cho

3

3

3

3

a 

a

2

b

b 

2

c 

c

2

d 

2

d

a 3 a

1   5

b 3 b

1   5

c 3 c

1   5

d 3 d

1   5

8 3

.

Chứng minh

63

b

   , ta có: 1

d

c

Áp dụng bài 2 với

3

3

a 3 

4

1 

5

a

a 

a

2

a

5

2

a

a 3 

4

2 3

.

3

a 

a

2

a 3 a

 1  5

2 3

.

Chứng minh tương tự ta có:

3

b 3 b

 1  5

b

2

b 

2 3

.

3

c 3 c

 1  5

c

2

c 

2 3

.

3

d 

d

2

d 3 d

 1  5

2 3

.

Cộng từng vế bốn bất đẳng thức trên ta được điều phải chứng minh.

a b c

    .

1

d

Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi

x y z  và ,

0

,

xyz

yzt

ztx

txy

 . Chứng minh rằng:

1

1

1

1

1

2

2

2

2

1 27

2

x

2

y

  z

t

x

2

y

2

z

t

x

  y

2

z

t 2

2

x

  

y

z

t 2

Bài 4. Cho

xyz

yzt

ztx

txy

1

Chứng minh

 , ta có điều phải chứng minh.

Áp dụng Bổ đề 2.3 với

0x  . Chứng minh rằng:

1

1

2

Bài 5. Cho

3

3

3

54

x

8

x

2

27

x

1  x x

 1

 8 2

 1

 1

.

Chứng minh

y

x z ;

  , ta có: 1

t

Áp dụng Bổ đề 2.3 với

64

1

1

1

1

3

3

3

3

2

2

27

x

1 x

  

x

x

4

x

2

3

x

3

2

x

4

3

x

3

1

1

2

.

3

3

3

54

x

8

x

2

27

x

1  x x

 1

 8 2

 1

 1

. (đpcm).

0x  . Chứng minh rằng:

3

3

x  2

x

 1 x  5 x

2 3

Bài 6. Cho

Chứng minh

y

   . Ta có: 1

z

t

3

3

3

x 

2

x

4

1 

x

5

x  5

x

x 

2

x

4

2 3

3

3

Áp dụng Định lý 2.3 với

x  2

x

 1 x  5 x

2 3

(đpcm)

2.3. Áp dụng dạng hằng đẳng thức thứ hai của bất đẳng thức

Cauchy-Schwarz trong lượng giác.

1

1

1

. Chứng minh rằng: Bài 1. Cho ABC

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

9 64S

a

b

b

c

c

a

.

2

2

2

b

a

2

2

2

2

2

2

b

b

a

Chứng minh

cot

A

  c bc 2 A sin

cos sin

A A

  c sin bc 2

a A

c S 4

2

2

2

a

b

Ta có: .

cot

B

c S 4

Tương tự ta có: .

65

2

2

2

a

c

cot

C

b S 4

2

2

2

a

c

.

cot

A

cot

B

cot

C

b S 4

Công từng vế 3 phương trình trên ta có: .

x

cot

A y ;

cot

B z ;

cot

C

Áp dụng Định lý 2.1 với: .

1

1

1

2

2

2

2cot

A

cot

B

cot

C

cot

A

2cot

B

cot

C

cot

A

cot

B

2cot

C

Ta được:

9 B

A

cot

B

cot

cot

C

cot

C

cot

A

 16 cot

. (*)

A

B

B cot cot

C

cot

C

cot

A

 . 1

2

2

2

2

2

2

2

2

b

a

a

c

b

c

Mà ta có: cot cot

2cot

A

cot

B

cot

C

b S 4

 2 S

c 4

S

2

2

a

c

.

cot

A

2cot

B

cot

C

 2 S

2

2

a

b

Tương tự ta cũng có: .

cot

A

cot

B

2 cot

C

 2 S

.

2

2

2

4

S

4

S

4

S

Thay vào biểu thức (*) ta được:

2

2

2

2

2

2

2

2

2

9 16

b

c

a

c

a

b

1

1

1

.

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

9 64S

a

b

b

c

c

a

Hay: (đpcm).

. Chứng minh rằng: Bài 2. Cho ABC

66

1

1

1

2

2

2

2

1 r 64

a

2

p

b

2

p

c

2

p

.

Chứng minh

c

 x a   y b   z

1

1

1

Áp dụng Định lý 2.1 với: ;

2

2

2

9  ab bc

16

ca

2

  a b c

a

 b c 2

a b

 

c 2

1

1

1

Ta có: .

2

2

2

9  ab bc

16

ca

a

2

p

b

2

p

c

2

p

. (*)

 ab bc

ca

236 r

2

 p a



 p b p c

Ta đi chứng minh: .

236 r

36

36

S p

 p

  

  

2

Thật vậy, ta có: .

p a

 p b

2

p

a

 p b

p

  a

p b

 

c

  





c 4

2

Mà: .

 p b p c

a 4

2

. Tương tự ta có: 

 p c p a

b 4

.

 p a

Nhân từng vế của 3 bất đẳng thức dương cùng chiều ta được:



 p b p c

abc 8

2

.

36

r

.

36 p

abc 8

9 abc   a b c

Vậy: . (1)

67

Theo bất đẳng thức AM – GM, có:

abc

 

ca

 a b c ab bc

1 9

. (2)

 

ab bc

ca

236 r

Từ (1) và (2) . (3)

Thay (3) vào (*) ta có điều phải chứng minh.

1

1

1

. Chứng minh rằng: Bài 3. Cho ABC

2

2

2

3 3 16S

 a b

 b c

 c a

.

Chứng minh

x

 

p a y

;

 

p b z

;

  . p c

Áp dụng Định lý 2.1 với:

1

1

1

2

2

2

2

 p a

 p b

 p c

 p a

2

 p b

 p c

 p a

 p b

2

 p c

 

 

 

 

 

 

Ta có:

16

 p a

 p b

 p c

 p c

 p a

9   p b





 

 

.

2

 p a

 p b

 p c

4

p

2

a b c b c

    .

 p a

2

 p b

 p c

  . a c

Có:

 p a

 p b

2

 p c

  . a b

Tương tự ta có: 

 

 

2

c

 a b

 p a p b

2

 

 

 b c a a c b 4

1 4

. Lại có: 

Tương tự ta có:

68

2

2

 p b

 p c

a

 b c



 

 

2

2

 p c

 p a

b

 a c



 

 

1 4 1 4

 p a

 p b

 p b

 p c

 p c

 p a







2

2

2

2

2

2

a

b

c

 a b

 b c

 a c

 

 

1 4

2

2

2

Cộng từng vế 3 đẳng thức trên ta được:

2

 ab bc

ca

a

b

c

1 4

.

2

2

2

Lại có:

2

 ab bc

ca

a

b

c

4 3

S

2

2

2

2

2

2

.

a

b

c

 a b

 b c

 a c

S 3

 

 

1 4

1

1

1

.

2

2

2

3 3 S 16

9 S 16 3

 a b

 b c

 c a

Nên: (đpcm).

  a b c b c a c a b

 

 

.





 2  

1

1

1

.

2

2

2

2

2

 b c

 a b c

 a c

 a b

 b a c

  c a b

 

 

 

 

 

 

    

       

. Chứng minh rằng: Bài 4. Cho ABC

29 r 16

.

Chứng minh

69

x

;

y

;

z

1  p a

1  p b

1  p c

Áp dụng Định lý 2.1 với: .

1

1

1

2

2

2

2

2

2

1  p a

1  p b

1  p c

1  p a

1  p b

1  p c

1  p a

1  p b

1  p c

  

  

  

  

  

  

9

Ta được

16

 p a

 p b

 p b

 p c

 p c

 p a

1 

1 

1 

  

  

.

2S

 p p a



 p b p c

 p a

 p b

  p p c 2 S

1 

Có: .

  p p a 2 S

 p c

 p a

  p p b 2 S

1  p b p c 1 

Tương tự, ta có:

1  p a p b

1  p b p c

1  p c p a

2

p

3

Cộng từng vế của 3 đẳng thức trên ta được:

   p a b c 2

2

S

p S

1 2 r

.

2

1  p a

1  p b

1  p c

4   b c a

2   a c b

2   a b c

4

 

 

 

 

 a c b b c a

  b c a a b c 2   a b c b c a a c b

  2  

   

 a c b a b c 

  

  

 

Có:

70

2

2

2

2

2

2

a

4

2

2

c

 b a

 

 

 

      a b c b c a a c b  

   

 b c 

  a c 

 b  

2

2

2

2

2

2

2

2

2

4

a

b 2

2

c

4

c

2

2

a

c

2

b

a

ba 2

    a b c b c a a c b

 

 

 b 

bc 2 

 

ac 

2

  4   a b c b c a a c b

  

4  

  a b c 

 b c 

.

2

2

1  p a

1  p b

1  p c

  4   a b c b c a a c b

  

 4  b a c   

 a c 

2

2

1  p a

1  p b

1  p c

  4   a b c b c a a c b

  

  c a b 4   

 a b 

Tương tự ta cũng có:

  a b c b c a c a b

 

 

.





 

 2  

1

1

1

.

2

2

2

2

2

4

4

 b c

 a b c

4

 a c

4

4

 a b

 b a c 4

  c a b

 

 

 

 

 

 

    

    

Vậy ta có:

29 r 16

(đpcm).

71

Bài 3. Một số ví dụ mở rộng

Bài 1. (Iran 1998).

x y z  và ,

1

,

  . Chứng minh rằng:

2

1 x

1 y

1 z

x

  

y

z

x

  1

y

  1

z

 . 1

Cho

2

2

y

1

x

1

z

1

x

  1

y

  1

z

1

x

y

z

Chứng minh

 x

 y

 z

   

   

x

1

y

1

z

1

x

  y

z

 x

 z

 y

  

  

x

  y

z

3

1   x

1 y

1 z

  

  

   z y

x

Ta có: 

x

  

y

z

x

  1

y

  1

z

 (đpcm).

1

n

Vậy ta có:

  n

1

  i

n 1..

1ix  ,

i

1  x 1 i

n

n

  1

x i

 x i

i

 1

i

 1

Bài 2. Cho và . Chứng minh rằng:

Chứng minh

2

2

2

2

1

1

1

  1

   1 ...

1

  ...

  ...

x 1

x 2

x n

x 1

x 2

x n

 x 2 x

 x 1 x 1

2

 x n x n

  

  

  

  

   

   

   

   

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy-Schwarz, ta có

72

2

  1

   1 ...

1

n

  ...

  ...

x 1

x 2

x n

x 1

x 2

x n

1 x 1

1 x 2

1 x n

  

  

  

  

  1

x

   1 ...

x

  1

x

  ...

x

 1 x

2

n

x 1

2

n

(đpcm)

Nhận xét: Bài toán này là trường hợp tổng quát cho bài toán bất đẳng thức trong

đề thi IMO - IRAN 1998. Từ bài toán này, áp dụng dạng hằng đẳng thức của bất

n

đẳng thức Cauchy-Schwarz , ta có bài toán rất hay sau.

  n

1

  i

n 0..

ix  , 0

i

1  x 1 i

n

n

n

n

  1

1

x i

x i

n 2

i

 1

i

 1

i

 1

 1

i

1 x i

  x  i 

   

   

   

   

Bài 3. Cho và . Chứng minh rằng:

Chứng minh

y

i

x i

x i

 1i x x i

n

n

n

n

n

1

1

1

x i

x i

x i

.

x i

x i

x i

n 2

i

 1

i

 1

i

 1

i

 1

i

 1

 x i

 x i

 x i

  

  

  

  

  .    

   

   

   

   

   

   

n

n

1

x i

Áp dụng Định lý 1.3 với ; , ta có

  n

1

i

 1

i

 1

 x i

1 x i

n

n

n

n

Mà (theo giả thiết)

  1

1

x i

x i

x i

n 2

i

 1

i

 1

i

 1

 1

i

1 x i

  (đpcm)  

   

   

   

   

Nên ta có

Từ một bất đẳng thức quen thuộc, kết hợp với các bất đẳng thức mới được xây dựng

trong bài ta có thể tiếp tục xây dựng được các bất đẳng thức mới hay và khó. Tác

73

giả hy vọng rằng qua ba bất đẳng thức ở trên, độc giả sẽ tiếp tục xây dựng được

các bất đẳng thức hay hơn nữa.

74

Kết luận

Luận văn đã đạt được một số kết quả sau:

1. Luận văn đã nêu ra và chứng minh bất đẳng thức Cauchy-Schwarz, bất

đẳng thức AM – GM và một số bất đẳng thức trong các đề thi toán quốc tế sử dụng

các bất đẳng thức trên.

2. Luận văn đã chứng minh một số hằng đẳng thức và kết hợp với bất đẳng

thức Cauchy-Schwarz để xây dựng các lớp bất đẳng thức mới.

3. Từ đó vận dụng các bất đẳng thức vừa xây dựng ở trên để chứng minh một

số bất đẳng thức trong đại số và lượng giác.

4. Giới thiệu bất đẳng thức trong đề thi toán quốc tế tại IRAN năm 1998 và

một số mở rộng của bất đẳng thức này.

Từ kết quả của luận văn này, ta thấy rằng với mỗi hằng đẳng thức khi kết

hợp với bất đẳng thức Cauchy-Schwarz có thể cho ta một lớp các bất đẳng thức

khác rất hay và lạ. Tác giả hy vọng rằng với ý tưởng ở trên sẽ giúp cho độc giả xây

dựng được nhiều bất đẳng thức khác làm phong phú thêm các bài toán bất đẳng thức

vốn đã rất đa dạng.

Tác giả rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các đồng nghiệp để

đề tài này tiếp tục được hoàn thiện.

Tác giả xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 05 tháng 11 năm 2011

75

Tài liệu tham khảo

Tiếng việt

1. Võ Quốc Bá Cẩn, Trần Quốc Anh (2010), “Sử dụng phương pháp Cauchy-

Schwarz để chứng minh bất đẳng thức”, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội.

2. Nguyễn Văn Hiến (2000), “Bất đẳng thức trong tam giác”, NXB Hải Phòng, Hải

Phòng.

3. Phạm Kim Hùng (2007), “Sáng tạo bất đẳng thức”, NXB Hà Nội, Hà Nội.

4. Phan Huy Khải (1997), “500 bài toán chọn lọc về bất đẳng thức”, NXB Hà Nội,

Hà Nội.

5. Phan Huy Khải (2001), “10.000 bài toán sơ cấp”, NXB Hà Nội, Hà Nội.

6. Nguyễn Vũ Lương (chủ biên), Nguyễn Ngọc Thắng (2009), “Các bài giảng về

bất đẳng thức Bunhiacopxki”, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội, Hà Nội.

7. Nguyễn Vũ Lương (chủ biên), Phạm Văn Hùng, Nguyễn Ngọc Thắng (2008),

“Các bài giảng về bất đẳng thức Côsi”, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội, Hà

Nội.

8. Nguyễn Thượng Võ (2000), “Tuyển tập 300 bài toán chọn lọc về hệ thức lượng

trong tam giác”, NXB Trẻ, TP. Hồ Chí Minh.

9. Tủ sách toán học và tuổi trẻ (2007), “Các bài thi Olympic toán”, NXB Giáo Dục,

Hà Nội.

Tiếng Anh.

1. IMO Shorlist, 1990 – 2004.

2. Jose A.G.O., Radmila E, Mircea B. (1997), “Inequalities A Mathematical

Olympiad Approach”, Basel – Boston – Berlin, Germany.

3. Mihai B., Bogdan E., Mircae B. (1997), “The Romanian Society of

Mathematical Sciences”, “Romanian Mathematical Competitions”, Romania.

76

Danh sách Website.

1. www.diendantoanhoc.net.

2. www.math.vn

3. www.mathlinks.ro.

4. www.mathscope.org.

5. www.mathnfriend.net.

77

78