Cho ba số thực dương x, y, z thỏa mãn \(x+y+z\leq \frac{3}{2}\) . Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức \(P=\frac{z(xy+1)^2}{y^2(yz+1)}+\frac{x(yz+1)^2}{z^2(zx+1)}+\frac{y(zx+1)^2}{x^2(xy+1)}\)
Biến đổi biểu thức P, ta có: \(P=\frac{\left ( x+\frac{1}{x} \right )^2}{y+\frac{1}{z}}+\frac{\left ( y+\frac{1}{z} \right )^2}{z+\frac{1}{x}}+\frac{\left ( z+\frac{1}{x} \right )^2}{x+\frac{1}{y}}\) Chứng minh bất đẳng thức: \(\frac{a^2}{b}+\frac{b^2}{c}+\frac{c^2}{a}\geq a+b+c \ (a,b,c>0)\) (1) Theo bất đẳng thức Cauchy ta có: \(\frac{a^2}{b}+b\geq 2a,\frac{b^2}{c}+c\geq 2b,\frac{c^2}{a}+a\geq 2c\Rightarrow \frac{a^2}{b}+\frac{b^2}{c}+\frac{c^2}{a}\geq a+b+c\) Sử dụng (1) ta suy ra: \(P\geq \left ( x+\frac{1}{y} \right )+\left ( y+\frac{1}{z} \right )+\left ( z+\frac{1}{x} \right )=x+y+z+\frac{1}{x}+\frac{1}{y}+\frac{1}{z}=Q\) Tiếp tục đánh giá Q, ta có: \(Q \geq 3\sqrt[3]{xyz}+\frac{3}{\sqrt[3]{xyz}}\) Đặt \(t=\sqrt[3]{xyz}\), ta có \(0 Khi đó: \(Q\geq 3t+\frac{3}{t}=12t+\frac{3}{t}-9t=\frac{15}{2}\) Dấu đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi \(x=y=z=\frac{1}{2}\) Giá trị nhỏ nhất của P là \(\frac{15}{2}\) khi đạt \(x=y=z=\frac{1}{2}\)