Math Labs

Bài 2

Cho aa, bb, cc, dd là các số thực thỏa mãn a≥b≥c≥d>0a \ge b \ge c \ge d > 0 và a+b+c+d=1a+b+c+d=1. Chứng minh rằng (a+2b+3c+4d) aabbccdd<1(a+2b+3c+4d)\,a^ab^bc^cd^d < 1.
Bước 1 trên 5: Chặn aabbccdda^ab^bc^cd^d bằng bất đẳng thức AM–GM có trọng số
Hiểu nôm na

Coi a,b,c,da,b,c,d vừa là trọng số vừa là giá trị trong AM–GM có trọng số sẽ trực tiếp so sánh trung bình lũy thừa có trọng số aabbccdda^ab^bc^cd^d với trung bình bậc hai thông thường a2+b2+c2+d2a^2+b^2+c^2+d^2, vì a+b+c+d=1a+b+c+d=1.

a⋅a+b⋅b+c⋅c+d⋅da+b+c+d≥aabbccdda+b+c+d   ⟹   aabbccdd≤a2+b2+c2+d2\frac{a\cdot a+b\cdot b+c\cdot c+d\cdot d}{a+b+c+d}\ge \sqrt[a+b+c+d]{a^ab^bc^cd^d}\ \implies\ a^ab^bc^cd^d\le a^2+b^2+c^2+d^2
Phân tích chi tiết

Theo AM–GM có trọng số với các trọng số a,b,c,da,b,c,d (có tổng bằng 11) áp dụng cho chính các giá trị a,b,c,da,b,c,d, ta có a⋅a+b⋅b+c⋅c+d⋅da+b+c+d≥aabbccdd\frac{a\cdot a+b\cdot b+c\cdot c+d\cdot d}{a+b+c+d}\ge a^ab^bc^cd^d, tức aabbccdd≤a2+b2+c2+d2a^ab^bc^cd^d\le a^2+b^2+c^2+d^2.