Cho 3 số thực dương x, y, z thay đổi, thỏa mãn x + y +1 = z. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức: \(P=\frac{x^3}{x+yz}+\frac{y^3}{y+zx}+\frac{z^3}{z+xz}+\frac{14}{(z+1)\sqrt{1+xy+x+y}}\)
Ta có: x, y, z > 0 nên \((1+x)(1+y)\leq \frac{(x+y+z)^2}{4}=\frac{(z+1)^2}{4}\) dấu = xảy ra khi x = y Lại có: \(1+xy+x+y=(1+x)(1+y)\) và \(2xy\leq x^2+y^2\) dấu = xảy ra khi x = y Nên ta được: \(P=\frac{x^3}{x+yz}+\frac{y^3}{y+zx}+\frac{z^3}{z+xz}+\frac{14}{(z+1)\sqrt{1+xy+x+y}}\) \(=\frac{x^4}{x^2+xyz}+\frac{y^4}{y^2+xyz}+\frac{z^4}{z+xy}+\frac{14}{(z+1)\sqrt{(1+x)(1+y)}}\)
\(P=\frac{x^4}{x^2+xyz}+\frac{y^4}{y^2+xyz}+\frac{z^4}{z+xy}+\frac{14}{(z+1)\sqrt{(1+x)(1+y)}}\) \(\Rightarrow P\geq \frac{(x^2+y^2)^2}{(x^2+y^2)+2xyz}+\frac{z^3}{(1+x)(1+y)}+\frac{14}{(z+1)(\sqrt{(1+x)(1+y)})}\) \(\Rightarrow P\geq \frac{(x^2+y^2)}{1+z}+\frac{z^3}{(1+x)(1+y)}+\frac{14}{(z+1)\sqrt{(1+x)(1+y)}}\) \(\Rightarrow P\geq \frac{(x+y)^2}{2(1+z)}+\frac{z^3}{(1+x)(1+y)}+\frac{14}{(z+1)\sqrt{(1+x)(1+y)}}\) \(\Rightarrow P\geq \frac{(x+y)^2}{2(1+z)}+\frac{4z^3}{(z+1)^2}+\frac{28}{(z+1)^2}\) \(=\frac{(z-1)^2}{2(1+z)}+\frac{4z^3+28}{(z+1)^2}=\frac{9z^3-z^2-z+57}{2(z+1)^2}\) Xét hàm số \(f(z)=\frac{9z^3-z^2-z+57}{2(z+1)^2},z> 1\) Ta có \(f'(z)=\frac{(3z-5)(3z^2+14z+23)}{2(z+1)^3},z> 1, f'(z)=0\Leftrightarrow z=\frac{5}{3}\) Lập bảng biến thiên của hàm số f(z). Ta nhận được \(min_{z\in (1;+\infty )}f(z)=f(\frac{5}{3})=\frac{53}{8}\) Vậy GTNN của P bằng \(\frac{53}{8}\) đạt được khi \(x=y=\frac{1}{3},z=\frac{5}{3}\)