Cho a, b, c là các số thực thoả mãn a, b, c \(\in\) [1; 2] . Tìm giá trị lớn nhất của biểu thức sau: \(P=\frac{2(ab+bc+ca)}{2(2a+b+c)}+\frac{8}{2a(b+c)+bc+4}-\frac{b+c+4}{\sqrt{bc}+1}\)
Vì \(a,b,c\in [1;2]\) nên ta có \((a-1)(b-2)(c-2)\geq 0\) \(\Leftrightarrow abc+2(2a+b+c)\geq 2(b+c)a+bc+4\) Dấu "=" xảy ra khi a = 1 hoặc b = 2 hoặc c = 2 Do đó và do \(a\geq 1\) nên ta có \(P=\frac{2(ab+bc+ca)}{2(2a+b+c)+abc}+\frac{8}{2a(b+c)+bc+4}-\frac{b+c+4}{\sqrt{bc}+1}\) \(\leq \frac{2(ab+bc+ca)}{2a(b+c)+bc+4}+\frac{8}{2a(b+c)+bc+4}-\frac{b+c+4}{\sqrt{bc}+1}\) \(=\frac{2a(b+c)+bc+4+bc+4}{2a(b+c)+bc+4}-\frac{b+c+4}{\sqrt{bc}+1}\) \(=1+\frac{bc+4}{2a(b+c)+bc+4}-\frac{b+c+4}{\sqrt{bc}+1}\) \(\leq 1+\frac{bc+4}{2(b+c)+bc+4}-\frac{b+c+4}{\sqrt{bc}+1}\)
\(\leq 1+\frac{bc+4}{bc+4\sqrt{bc}+4}-\frac{2\sqrt{bc}+4}{\sqrt{bc}+1}\) Đặt \(t=\sqrt{bc}\in [1;2]\) Xét hàm số \(f(t)=1+\frac{t^2+4}{(t+2)^2}-\frac{2t+4}{t+1}\) trên [1;2] \(f'(t)=\frac{4t-8}{(t+2)^2}+\frac{2}{(t+1)^2}\geq -\frac{4}{27}+\frac{2}{9}>0\) nên f(t) liên tục và đồng biến trên [1;2] Suy ra \(P\leq f(t)\leq f(2)=-\frac{7}{6}\) Vậy giá trị lớn nhất của \(P=-\frac{7}{6}\) khi a = 1, b = c =2