Cho a,b, c là các số thực dương thỏa mãn a + b + c = 3. Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: \(P=\frac{a^2+9}{2a^2+(b+c)}+\frac{b^2+9}{2b^2+(a+c)^2}+\frac{c^2+9}{2c^2+(a+b)^2}\)
Ta có \(P=\frac{a^2+9}{2a^2+(3-a)^2}+\frac{b^2+9}{2b^2+(3-b)^2}+\frac{c^2+9}{2c^2+(3-c)^2}\) Xét hàm \(f(x)=\frac{x^2+9}{2x^2+(3-x)^2}\) . Phương trình tiếp tuyến với đồ thị hàm số tại điểm có hoành độ x =1 và \(y=\frac{1}{3}x+\frac{4}{3}\). Ta chứng minh \(f(x)\leq \frac{1}{3}x+\frac{4}{3}\ (1)\forall x\in (0;3)\) Thật vậy ta có \(\frac{x^2+9}{2x^2+(3-x)^2}=\frac{1}{3}+\frac{2x+6}{3x^2-6x+9}=\frac{1}{3}+\frac{2x+6}{3(x-1)^2+6}\) \(\leq \frac{1}{3}+\frac{2x+6}{6}=\frac{x+4}{3}\forall x\in (0;3)\). Bất đẳng thức (1) đúng Sử dụng kết quả (1) ta có \(P\leq \frac{a+4}{3}+\frac{b+4}{3}+\frac{c+4}{3}=5\) Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi a = b = c =1. Vậy giá trị lớn nhất của P là 5.