Cho các số thực không âm a, b, c thỏa mãn \(c=min\left \{ a,b,c \right \}\). Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức \(P=\frac{1}{a^2+c^2}+\frac{1}{b^2+c^2}+\sqrt{a+b+c}\)
+ Ta có: \(a^2+c^2\leq a^2+ac\leq a^2+ac+\frac{c^2}{4}=(a+\frac{c}{2})^2\) Tương tự ta có \(b^2+c^2\leq (b+\frac{c}{2})^2\) + Do đó ta có theo bất đẳng thức Cô – si thì \(\frac{1}{a^2+c^2}+\frac{1}{b^2+c^2}\geq \frac{1}{(a+\frac{c}{2})^2}+\frac{1}{(b+\frac{c}{2})^2}\geq \frac{8}{(a+b+c)^2}\) Vậy nên ta có: \(P\geq \frac{8}{(a+b+c)^2}+\sqrt{a+b+c}\) + Đặt \(t=\sqrt{a+b+c}\) với t > 0 Xét hàm số \(f(t)=\frac{8}{t^4}\) trên \((0;+\infty )\). Ta có: \(f'(t)=1-\frac{32}{t^2}=\frac{t^5-32}{t^5}=0\Leftrightarrow t=2\)
Bảng biến thiên
+ Dựa vào BBT suy ra \(min_{(0;+\infty )}f(t)=f(2)=\frac{5}{2}\) Do đó \(P\geq \frac{5}{2}\) Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi \(t=2\Leftrightarrow a=b=2\) và c = 0 Vậy giá trị nhỏ nhất của P là \(\frac{5}{2}\), đạt được khi a = b = 2 và c = 0.