Giả sử x, y, z là các số thực dương thỏa mãn x > y và xy + (x+y)z +z2 =1. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức \(P=\frac{1}{4(x+y)^2}+\frac{1}{(x+z)^2}+\frac{1}{(y+z)^2}\)
Đặt x + z = a. Từ giả thiết bài toán ta có (x+z)(y+1) = 1, hay y+z = \(\frac{1}{a}\) Do x > y nên \(x+z>y+z\). Suy ra a > 1 Ta có \(x-y=x+z-(y+z)=a-\frac{1}{a}=\frac{a^2-1}{a}\) Ta được \(P=\frac{a^2}{4(a^2-1)^2}+\frac{1}{a^2}+a^2=\frac{a^2}{4(a^2-1)^2}+\frac{3a^2}{4}+(\frac{a^2}{4}+\frac{1}{a^2})\) \(\geq \frac{a^2}{4(a^2-1)^2}+\frac{3a^2}{4}+1\) (1)
Đặt \(a^2=t>1\). Xét hàm số \(f(t)=\frac{t}{4(a^2-1)^2}+\frac{3t}{4}+1\) Ta có \(f'(t)=\frac{-t-1}{4(t-1)^3}+\frac{3}{4},f'(t)=0\Leftrightarrow (t-2)(3t^2-3t+2)=0\Leftrightarrow t=2\) Bảng biến thiên
Từ bảng biến thiên suy ra f(t) \(\geq\) 3 với mọi t >1 Từ (1) và (2) suy ra P \(\geq\) 3, dấu bằng đạt được tại \(\left\{\begin{matrix} x+z=\sqrt{2}\\ y+z=\frac{\sqrt{2}}{2} \end{matrix}\right.\) Vậy giá trị nhỏ nhất của biểu thức P là 3.