Cho các số thực x, y, z thỏa mãn x > 2, y > 1, z > 0. Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: \(P=\frac{1}{2\sqrt{x^2+y^2+z^2-2(2x+y-3)}}-\frac{1}{y(x-1)(z+1)}\)
Đặt a = x - 2, b = y - 1, c = z. Ta có a, b, c > 0 và \(P=\frac{1}{2\sqrt{a^2+b^2+c^2+1}}-\frac{1}{(a+1)(b+1)(c+1)}\) Ta có \(a^2+b^2+c^2+1\geq \frac{(a+b)^2}{2}+\frac{(c+1)^2}{2}\geq \frac{1}{4}(a+b+c+1)^2\) Dấu "=" xảy ra khi và chỉ khi a = b = c = 1 Mặt khác \((a+1)(b+1)(c+1)\leq \frac{(a+b+c+3)^3}{27}\) Khi đó: \(P\leq \frac{1}{a+b+c+1}-\frac{27}{(a+b+c+1)^3}\). Dấu ''='' \(\Leftrightarrow a=b=c=1\) Đặt \(t=a+b+c+1\Rightarrow t>1\). Khi đó \(P\leq \frac{1}{t}-\frac{27}{(t+2)^3},t>1\) Xét hàm \(f(t)=\frac{1}{t}-\frac{27}{(t+2)^3},t>1;f'(t)=-\frac{1}{t^2}-\frac{81}{(t+2)^4}\) \(f'(t)=0\Leftrightarrow (t+2)^4=81.t^2\Leftrightarrow t^2-5t+4=0\Leftrightarrow t=4(Do \ t>1)\)
\(\lim_{t\rightarrow +\infty }f(t)=0\) Ta có BBT.
Từ bảng biến thiên ta có \(maxf(t)=f(4)=\frac{1}{8}\Leftrightarrow t=4\) \(maxP=f(4)=\frac{1}{8}\Leftrightarrow \left\{\begin{matrix} a=b=c=1\\ a+b+c=4 \end{matrix}\right.\) \(\Leftrightarrow a=b=c=1\Leftrightarrow x=3;y=2;z=1\) Vậy giá trị lớn nhất của P là \(\frac{1}{8}\) , đạt được khi (x;y;z) = (3; 2; 1)