Cho a,b,c dương. Chứng minh:
$\sum \frac{1}{(a+b)^{2}}\geq \frac{3\sqrt{abc(a+b+c)}(a+b+c)^{2}}{4(ab+bc+ca)^{3}}$
p/s: trích "sữ dụng AM-GM để chứng minh bất đẳng thức"
Đặt $\frac{1}{a}=x,\frac{1}{b}=y,\frac{1}{c}=z$ .BDT
$< = > \sum \frac{1}{(\frac{1}{x}+\frac{1}{y})^2}\geq \frac{3\sqrt{3\frac{1}{xyz}(\sum \frac{1}{x})}(\sum \frac{1}{x})^2}{4(\sum \frac{1}{xy})^3}< = > \sum \frac{(xy)^2}{(x+y)^2}\geq \frac{3\sqrt{\frac{3(\sum xy)}{(xyz)^2}}.\frac{(\sum xy)^2}{(xyz)^2}}{\frac{4(\sum x)^3}{(xyz)^3}}$
$< = > \sum \frac{(xy)^2}{(x+y)^2}\geq \frac{3\sqrt{3(\sum xy)}.(\sum xy)^2}{4(\sum x)^3}$ (1)
Theo Bunhiacopxki ta có : $\sum \frac{(xy)^2}{(x+y)^2}\geq \frac{(\sum xy)^2}{\sum (x+y)^2}=\frac{(\sum xy)^2}{2(\sum x^2+\sum xy)}$ (2)
Do đó cần CM $\frac{(\sum xy)^2}{2(\sum x^2+\sum xy)}\geq \frac{3\sqrt{3(\sum xy)}.(\sum xy)^2}{4(\sum x)^3}< = > 2(\sum x)^3\geq 3\sqrt{3(\sum xy)}(\sum x^2+\sum xy)< = > 4(\sum x)^6\geq 27(\sum xy)(\sum x^2+\sum xy)^2$ (3)
Đặt $\sum x^2=m,\sum xy=n= > m\geq n$ $,m,n> 0$.Do đó (3)
$< = > 4(m+2n)^3\geq 27n(m+n)^2< = > 4(m^3+6m^2n+12mn^2+8n^2)\geq 27m^2n+27n^3+54mn^2$
$< = > 4m^3-3m^2n-6mn^2+5n^3\geq 0< = > 4m^2(m-n)+mn(m-n)-5n^2(m-n)\geq 0$
$< = > (m-n)^2(4m+5n)\geq 0$
(Luôn đúng )
Do đó (3) đúng nên (1) đúng và ta có ĐPCM .
Dấu = xảy ra khi $m=n< = > \sum x^2=\sum xy< = > x=y=z$