Cho x, y, z là các số thực thuộc đoạn [1;2]. Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức: \(P=\frac{2(xy+yz+zx)}{xyz+2(2x+y+z)}+\frac{8}{2x(y+z)+yz+4}-\frac{y+z+4}{\sqrt{yz}+1}\)
Vì x, y, z thuộc đoạn [1;2], nên ta có: \((x-1)(y-2)(z-2)\geq 0\Leftrightarrow xyz+2(2x+y+z)\geq 2(y+z)x+yz+4\) Dấu “=” xảy ra khi và chỉ khi x = 1 hoặc y = 2 hoặc z = 2. Do đó và do \(x \geq 1\) nên ta có \(P\leq \frac{2(xy+yz+zx)}{2(y+z)x+yz+4}+\frac{8}{2(y+z)x+yz+4}-\frac{y+z+4}{\sqrt{yz}+1}\) \(P\leq 1+\frac{yz+4}{2(y+z)+yz+4}-\frac{y+z+4}{\sqrt{yz}+1}\) . Áp dụng bất đẳng thức Cauchy ta có: \(P\leq 1+\frac{yz+4}{yz+4\sqrt{yz}+4}-\frac{2\sqrt{yz}+4}{\sqrt{yz}+1}\) Đặt \(t=\sqrt{yz}\)với \(t\in \left [ 1;2 \right ]\) Xét hàm số \(f(t)=1+\frac{t^2+4}{(t+2)^2}-\frac{2t+4}{t+1}\) trên \(\left [ 1;2 \right ]\) \(\Rightarrow f'(t)=\frac{4t-8}{(t+2)^2}+\frac{2}{(t+1)^2}>0\) với mọi t thuộc đoạn \(\left [ 1;2 \right ]\) Vì \(\frac{4t-8}{(t+2)^2}\geq -\frac{4}{27};\frac{2}{(t+1)^2}\geq \frac{2}{9}\) \(P\leq max_{t\in \left [ 1;2 \right ]}f(t)=f(2)=-\frac{7}{6}\) Giá trị lớn nhất của P bằng \(-\frac{7}{6}\) khi x = 1 y = z = 2