Ta có:=VT(3) \(P=\frac{y+1-3x}{x^2+x}+\frac{z+1-3y}{y^2+y}+\frac{x+1-3z}{z^2+z}\) \(=\frac{y+1}{x(x+1)}+\frac{z+1}{y(y+1)}+\frac{x+1}{z(z+1)}-3\left ( \frac{1}{1+x} +\frac{1}{1+y} +\frac{1}{1+z}\right )\) Ta có: BĐT: \(\frac{1}{1+a}+\frac{1}{1+b}\leq \frac{2}{1+\sqrt{ab}},a,b>0\) & \(ab<1 (1)\) Thật vậy: \((1)\Leftrightarrow \frac{(a+b)+2}{1+(a+b)+2}\leq \frac{2}{1+\sqrt{ab}}\Leftrightarrow (\sqrt{ab-1})(\sqrt{a}-\sqrt{b})^2\leq 0\) luôn đúng do ab < 1 Dấu bằng xảy ra khi a = b Ta sẽ cm \(\frac{1}{1+x}+\frac{1}{1+y}+\frac{1}{1+z}\leq \frac{3}{1+\sqrt[3]{xyz}} \ (2)\)
Thật vậy BĐT \(\Leftrightarrow \frac{1}{1+x}+\frac{1}{1+y}+\frac{1}{1+z}+\frac{1}{1+\sqrt[3]{xyz}} \leq \frac{4}{1+\sqrt[3]{xyz}}=VP \ (3)\) \(VT(3)\leq \frac{2}{1+\sqrt{xy}}+\frac{2}{1+\sqrt{z\sqrt[3]{xyz}}}\leq \frac{4}{1+\sqrt{\sqrt{xy}\sqrt{x\sqrt[3]{xyz}}}}=\frac{4}{1+\sqrt[3]{xyz}}\) =VT(3) Dấu bằng xảy ra khi x = y = z Từ đó ta có \(P\geq \frac{3}{\sqrt[3]{xyz}}-\frac{9}{1+\sqrt[3]{xyz}}\) Đặt \(t=\sqrt[3]{xyz}\Rightarrow 0 \(P\geq \frac{3}{t}-\frac{9}{1+t}=f(t)\) \(f'(t)=\frac{-3}{t^2}+\frac{9}{(t+1)^2}=\frac{3(2t^2-2t-1)}{(t^2+t)^2}< 0,\forall t\in\bigg (0;\frac{1}{3}\bigg ]\) Do đó \(f(t)\geq f(\frac{1}{3})=\frac{9}{4}\) Vậy giá trị nhỏ nhất của P là \(\frac{9}{4}\) đạt được khi \(\left\{\begin{matrix} x=y=z=\frac{1}{3}\\ t=\frac{1}{3} \end{matrix}\right.\Leftrightarrow x=y=z=\frac{1}{3}\)