Lâu quá không ai giải, mình post đáp án vậy:
$(1)\Leftrightarrow \sum \frac{1}{4+a}\geq \sum \frac{a}{4+a^2}\Leftrightarrow \sum \frac{1-a}{(4+a)(4+a^2)}\geq 0$
Không mất tính tổng quát, ta giả sử $a\geq b\geq c\geq d\geq e\rightarrow \sum \frac{1-a}{4+a}< \frac{1-b}{4+b}< \frac{1-c}{4+c}< \frac{1-d}{4+d}< \frac{1-e}{4+e}$
và ta có: $\frac{1}{4+a^2}\leq \frac{1}{b^2}\leq \frac{1}{4+c^2}\leq \frac{1}{4+d^2}\leq \frac{1}{4+e^2}$
Sử dụng bdt Chebyshev ta được:
$\sum \frac{1-a}{(4+a)(4+a^2)}\geq 5\sum \frac{1-a}{4+a}.\sum \frac{1}{4+a^2}=\frac{1}{5}\sum \frac{1}{4+a^2}.\sum (\frac{5}{4+a}-1)=0$
Dấu bằng xảy ra khi $a=b=c=d=e=1$