BĐT cần chứng minh tương đương:
\(x^4+y^4\ge x^3y+xy^3\)
\(\Leftrightarrow x^4-x^3y+y^4-xy^3\ge0\)
\(\Leftrightarrow x^3\left(x-y\right)-y^3\left(x-y\right)\ge0\)
\(\Leftrightarrow\left(x-y\right)\left(x^3-y^3\right)\ge0\)
\(\Leftrightarrow\left(x-y\right)^2\left(x^2+xy+y^2\right)\ge0\) (luôn đúng)
Vậy BĐT đã cho đúng
Ta có bất đẳng thức $a^2+b^2 \geq \dfrac{(a+b)^2}{2}
$⇔2.(a^2+b^2) \geq (a+b)^2$
$⇔(a-b)^2 \geq 0$ (đúng)
Áp dụng bất đẳng thức trên cho $\dfrac{x}{y}$ và $\dfrac{y}{x}$ có:
$\dfrac{x^2}{y^2}+\dfrac{y^2}{x^2} $
$\geq \dfrac{(\dfrac{x}{y}+\dfrac{y}{x})^2}{2}$
Hay $2.\dfrac{x^2}{y^2}+\dfrac{y^2}{x^2} \geq (\dfrac{x}{y}+\dfrac{y}{x})^2$
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy (Cô-si) có:
$\dfrac{x}{y}+\dfrac{y}{x} \geq 2.\sqrt[]{\dfrac{x}{y}.\dfrac{y}{x}}=2$
Nên $(\dfrac{x}{y}+\dfrac{y}{x}).(\dfrac{x}{y}+\dfrac{y}{x}) \geq 2.(\dfrac{x}{y}+\dfrac{y}{x})$
Hay $ (\dfrac{x}{y}+\dfrac{y}{x})^2 \geq 2.(\dfrac{x}{y}+\dfrac{y}{x})$
Suy ra $2.\dfrac{x^2}{y^2}+\dfrac{y^2}{x^2} \geq 2.(\dfrac{x}{y}+\dfrac{y}{x})$
Hay $\dfrac{x^2}{y^2}+\dfrac{y^2}{x^2} \geq (\dfrac{x}{y}+\dfrac{y}{x})(đpcm)$
Dấu $=$ xảy ra $⇔x=y$
