Cho các số thực dương x, y, z thỏa mãn \(\frac{1}{x} + \frac{1}{y} + \frac{1}{z} = \frac{16}{x + y + z}\). Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: \(P = \frac{(x-y)(y-z)(z-x)}{xyz}\).
Đặt \(a = \frac{x}{y};\ b = \frac{y}{z};\ c = \frac{z}{x}\) ta có a, b, c > 0; abc = 1 và P = (a - 1)(b - 1)(c - 1) Giả thiết trở thành a + b + c + ab + bc + ca = 13 (1) Vì a, b, c > 0; abc = 1 nên trong 3 số a, b, c có tồn tại một số, giả sử a có tính chất \(0 < a \leq 1\) Từ (1) và abc = 1, ta có \(b+c = \frac{13-a-\frac{1}{a}}{1+a}\) suy ra \(P = a+b+c-ab-bc-ca = 2(a+b+c)-13 = \frac{2a^3 - 13a^2 + 13a - 2}{a^2 + a}\) Xét \(f(a)= \frac{2a^3 - 13a^2 + 13a - 2}{a^2 + a}\) trên (0; 1] ta có \(f'(a)= \frac{2(a^4 + 2a^3 - 13a^2 + 2a + 1)}{a^2(a + 1)^2} = \frac{2(a^2 - 3a + 1)(a^2+5a+1)}{a^2(a+1)^2} = 0\) \(\Leftrightarrow a = \frac{3\pm \sqrt{5}}{2}\) Lập bảng biến thiên của f(a) trên (0; 1] thu được \(f(a) \leq f\left ( \frac{3-\sqrt{5}}{2} \right ) = \sqrt{5}\) Do vậy \(P \leq \sqrt{5}\). Khi \(x = \frac{3-\sqrt{5}}{2};\ y = 1;\ z =\frac{3+\sqrt{5}}{2}\) thì \(P = \sqrt{5}\) Vậy GTLN của P là \(\sqrt{5}\)