J N K K N N K J K J KLẤY TỔNG CỦA HAI BẤT ĐẲNG THỨC TRÊN, TA ĐƯỢC...

2

.

j

n

k

k

n

n k

j k

j k

Lấy tổng của hai bất đẳng thức trên, ta được

 

 

k

n

k

n

k

k

n

n

k

1

1

1

1

  

1

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

2

2

2

2

2

.

k

j

j

k

k

n

k

n

j

j k

1

Vì vậy, ta có

1

1

2

   

a

ka

n

k a

n

1

n

 

n

 

Từ

   

1 & 2 ,

với

k

2,3,...,

n

1,

ta được

a

k

a

n k a

ka

n

k a

n

a

a

   

1

1

  

1

 

  

max

1

;

1

max

;

k

n

n

n

n

n

n

n

Tóm lại :

f n

 

bé nhất bằng

1

.

Thí dụ 7 (USA MO 1993) Cho

a a a

0

, ,

1

2

,...

là dãy lõm lôgarit. Chứng minh rằng

  

 

  

 

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

 

0

1

...

1

2

...

1

0

1

...

1

1

2

...

n

n

n

n

.

.

,

1

n

n

n

n

n

1

1

Lời giải

k

a

a

k

 

Bổ đề 1 :

1

0

,

a

Chứng minh : Ta chứng minh bổ đề bằng quy nạp. Với

k

1

thì hiển nhiên đúng

2

a

a a

Giả sử bất đẳng thức đúng đến

k

j

,

ta chứng minh bất đẳng thức cũng

1

0

2

.

đúng đến

k

 

j

1.

2

1

j

j

j

1

2

a

a

a

Thật vậy

j

j

j

j

j

j

2

2

1

.

a

a

a

a

a

a

a

0

1

1

0

1

2

0

1

0

Bổ đề 2 :

1

2

3

...

1

0

2

1

,

2

a a a

a

a a

n

 

n

n

Chứng minh : Ta chứng minh bổ đề bằng quy nạp. Với

n

2

thì

a

1

2

a a

0

2

a

1

a a

0

2

1

2

.

Giả sử khẳng định đúng đến

n

m

.

Ta chứng minh khẳng định đúng đến

n

 

m

1.

Thật vậy

m

m

m

 

2

1

2

1

2

1

 

a a a

a

a a

a a a

a

a

a

a

1 2 3

...

1

0

1 2 3

...

1

0

1

m

m

m

m

m

Theo bổ đề 1 ta có

1

2

1

2

2

a

a

a a

 

 

0

1

m

m

m

a

a

0

0

1

1

2

2

Lấy

 

1

 

2

nhân vế theo vế, ta được

 

 

1 1

2

2

2

a a a

a

a a

a a

1 2 3

...

0

1

0

1

.

Quay trở lại bài toán : Ta viết kết quả bổ đề 2 như sau

2

2

1

2

   

2

     

2

...

...

...

a a a

a

a a

a a a

a

a a

a a

a a

a

a a

1

1

1

1

1

n

n

n

n

n

n

n

1 2

3

1

0

1 2

3

1

0

0

1 2

1

0

1

2

2

2

2

1

n

n

n

n

n

n

...

a

a a a

a a

a a

0

1

2

3

1

0

Theo bất đẳng thức AM – GM, suy ra

  

  

 

a

a

a

a

a

a

...

...

0

1

1

2

1

n

a a

2

0

  

 

 

a

a

a

a

a

a

a a

a

a

a

0

1

1

1

2

1

0

1

1

   

2

2

2

2

2

  

 

 

 

a

a

a

a

a

a

a a

a

a

a

a

a

a

a

...

...

...

...

0

1

1

1

2

1

0

1

1

1

2

1

 

2

2

 

 

 

 

  

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

1

 

1

1

 

0

1



1

1

 

0

1

0

1

1

1

2

2

2

2

2

 

 

 

 



 







 

 





0

1

1

1

0

1

1

1

a

a

a

a

a

a

a

a

 

1

1

...

0

1

1

2

1

0