Dễ thấy $k\geqslant 0$. Nếu $a=b$ hoặc $b=c$ hoặc $c=a$ thì bất đẳng thức trên hiển nhiên đúng nên ta chỉ cần xét $(a-b)(b-c)(c-a)\ne 0$
Nếu bất đẳng thức trên đúng với mọi $a,b,c\geqslant 0$ thì cũng đúng với khi $a,b\geqslant 0$ và $c=0$
Bất đẳng thức tương đương với: $a^2+b^2+c^2-ab-bc-ca\geqslant \dfrac{k\left|(a-b)(b-c)(c-a)\right|(ab+bc+ca)}{(a+b)(b+c)(c+a)}$
Không mất tính tổng quát, ta xét $c=\text{min}\{a,b,c\}$.
Bằng biến đổi tương đương, ta chứng minh được: $\dfrac{ab+bc+ca}{(a+b)(b+c)(c+a)}\leqslant \dfrac{1}{a+b-2c}$
Từ điều này suy ra bất đẳng thức trên đúng với mọi số thực $a,b,c$ nếu nó đúng với $a,b\geqslant 0$ và $c=0$
Như vậy bất đẳng thức trên đúng khi và chỉ khi nó đúng khi một biến bằng $0$
Như vậy $k=\text{min} \dfrac{(x^2-x+1)(x+1)}{x(x-1)}$ với $x>1$ hay $k=\sqrt{9+6\sqrt{3}}$
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi $a=b=c$ hoặc $\left(a,b,c\right)\sim \left(\dfrac{1}{2}+\dfrac{\sqrt[4]{3}}{\sqrt{2}}+\dfrac{\sqrt{3}}{2}, 1, 0\right)$ và các hoán vị
cho mình hỏi vì sao chứng minh cái bất đẳng thức cái dòng màu đỏ thì suy ra nó đúng vậy