Bài tập  /  Bài đang cần trả lời

Cho \( a^2 + b^2 + c^2 = 1 \). Chứng minh rằng: \( -\frac{1}{2} \leq ab + bc + ca \leq 1 \)

----- Nội dung ảnh -----
Cho \( a^2 + b^2 + c^2 = 1 \). Chứng minh rằng: \( -\frac{1}{2} \leq ab + bc + ca \leq 1 \).
2 Xem trả lời
Hỏi chi tiết
15
Tham khảo câu trả lời từ Trợ lý ảo Lazi
Để chứng minh bất đẳng thức \( -\frac{1}{2} \leq ab + bc + ca \leq 1 \) với điều kiện \( a^2 + b^2 + c^2 = 1 \), ta sẽ sử dụng một số kết quả từ bất đẳng thức Cauchy-Schwarz và các tính chất của đại số.

### Bước 1: Chứng minh \( ab + bc + ca \leq 1 \)

Ta có:

\[
(a + b + c)^2 = a^2 + b^2 + c^2 + 2(ab + bc + ca)
\]

Từ điều kiện \( a^2 + b^2 + c^2 = 1 \), ta thay vào:

\[
(a + b + c)^2 = 1 + 2(ab + bc + ca)
\]

Do đó, ta có:

\[
ab + bc + ca = \frac{(a + b + c)^2 - 1}{2}
\]

Vì \( (a + b + c)^2 \geq 0 \) nên:

\[
\frac{(a + b + c)^2 - 1}{2} \leq 1 \implies (a + b + c)^2 \leq 3 \implies ab + bc + ca \leq 1
\]

### Bước 2: Chứng minh \( ab + bc + ca \geq -\frac{1}{2} \)

Ta dựa vào bất đẳng thức Cauchy-Schwarz:

\[
(a^2 + b^2 + c^2)(b^2 + c^2 + a^2) \geq (ab + bc + ca)^2
\]

Thay \( a^2 + b^2 + c^2 = 1 \):

\[
1 \cdot 1 \geq (ab + bc + ca)^2 \implies (ab + bc + ca)^2 \leq 1
\]

Từ đây, ta có:

\[
-ab - ac - bc \leq 1 \implies ab + ac + bc \geq -1
\]

Giả sử \( x = ab + ac + bc \). Ta cần chứng minh:

\[
x \geq -\frac{1}{2}
\]

Rõ ràng từ \( \frac{1}{2} \) \((a+b+c)^2\):

\[
2(ab + ac + bc) = 1 - a^2 - b^2 - c^2 \geq -1
\]

### Kết luận

Từ hai phần chứng minh trên, chúng ta có:

\[
-\frac{1}{2} \leq ab + ac + bc \leq 1
\]

Do đó, điều phải chứng minh đã được xác nhận.
2
0
+5đ tặng
Chứng minh bất đẳng thức

Đề bài: Cho a² + b² + c² = 1. Chứng minh rằng: -1/2 ≤ ab + bc + ca ≤ 1

Giải:

Phần 1: Chứng minh ab + bc + ca ≤ 1

Ta có đẳng thức quen thuộc: (a + b + c)² = a² + b² + c² + 2(ab + bc + ca)

Thế a² + b² + c² = 1 vào đẳng thức trên, ta được:

(a + b + c)² = 1 + 2(ab + bc + ca)

Vì (a + b + c)² ≥ 0 với mọi a, b, c nên:

1 + 2(ab + bc + ca) ≥ 0

⇒ 2(ab + bc + ca) ≥ -1

⇒ ab + bc + ca ≥ -1/2 (1)

Phần 2: Chứng minh ab + bc + ca ≤ 1

Ta có bất đẳng thức Cauchy-Schwarz:

(a² + b² + c²)(1² + 1² + 1²) ≥ (a + b + c)²

Thế a² + b² + c² = 1 vào bất đẳng thức trên, ta được:

1.3 ≥ (a + b + c)²

⇒ 3 ≥ (a + b + c)²

⇒ √3 ≥ |a + b + c|

⇒ -√3 ≤ a + b + c ≤ √3

Từ (a + b + c)² = 1 + 2(ab + bc + ca) ta suy ra:

ab + bc + ca = [(a + b + c)² - 1]/2

Vì -√3 ≤ a + b + c ≤ √3 nên:

  • [(a + b + c)² - 1]/2 ≤ [(√3)² - 1]/2 = 1
  • [(a + b + c)² - 1]/2 ≥ [(-√3)² - 1]/2 = -1

Do đó: -1 ≤ ab + bc + ca ≤ 1 (2)

Kết hợp (1) và (2), ta có: -1/2 ≤ ab + bc + ca ≤ 1

Vậy ta đã chứng minh được bất đẳng thức cần chứng minh.

Lưu ý:

  • Bất đẳng thức Cauchy-Schwarz là một công cụ hữu ích để chứng minh nhiều bất đẳng thức khác nhau.
  • Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi a = b = c = 1/√3.

Mở khóa để xem toàn bộ nội dung trả lời

(?)
Bạn đã đạt đến giới hạn của mình. Bằng cách Đăng ký tài khoản, bạn có thể xem toàn bộ nội dung trả lời
Cải thiện điểm số của bạn bằng cách đăng ký tài khoản Lazi.
Xem toàn bộ các câu trả lời, chat trực tiếp 1:1 với đội ngũ Gia sư Lazi bằng cách Đăng nhập tài khoản ngay bây giờ
Tôi đã có tài khoản? Đăng nhập
0
0
+4đ tặng
jsjsaiooqo9w8287eururuaaq

Bạn hỏi - Lazi trả lời

Bạn muốn biết điều gì?

GỬI CÂU HỎI
Học tập không giới hạn cùng học sinh cả nước và AI, sôi động, tích cực, trải nghiệm

Hôm nay bạn thế nào? Hãy nhấp vào một lựa chọn, nếu may mắn bạn sẽ được tặng 50.000 xu từ Lazi

Vui Buồn Bình thường
×
Trợ lý ảo Trợ lý ảo
×
Đấu trường tri thức | Lazi Quiz Challenge +500k
Gửi câu hỏi
×