Theo bất đẳng thức Cô-Si cho ba số dương \(x^2+2\sqrt{x}=x^2+\sqrt{x}+\sqrt{x}\ge3\sqrt[3]{x^2\cdot\sqrt{x}\cdot\sqrt{x}}=3x.\)
Vậy ta có \(x^2+2\sqrt{x}\ge3x.\) Tương tự \(y^2+2\sqrt{y}\ge3y,\) và \(z^2+2\sqrt{z}\ge3z.\) Cộng các bất đẳng thức lại ta được
\(\left(x^2+y^2+z^2\right)+2\left(\sqrt{x}+\sqrt{y}+\sqrt{z}\right)\ge3\left(x+y+z\right)=\left(x+y+z\right)^2\) . Suy ra
\(\left(x^2+y^2+z^2\right)+2\left(\sqrt{x}+\sqrt{y}+\sqrt{z}\right)\ge x^2+y^2+z^2+2\left(xy+yz+zx\right)\)
\(\Leftrightarrow\sqrt{x}+\sqrt{y}+\sqrt{z}\ge xy+yz+zx.\) (ĐPCM)
Theo bất đẳng thức Cô-Si cho 3 số \(x^2+2\sqrt x=x^2+\sqrt x+\sqrt x\ge 3\sqrt[3]{x^2\sqrt x\sqrt x}=3x.\) Tương tự, ta cũng có \(y^2+2\sqrt y\ge3y,z^2+2\sqrt z\ge3z.\) Cộng lại ta được \(x^2+y^2+z^2+2\sqrt x+2\sqrt y+2\sqrt z\ge3(x+y+z)=(x+y+z)^2\). Từ đây khai triển bình phương vế phải sẽ được \(2(\sqrt x+\sqrt y+\sqrt z)\ge 2(xy+yz+zx).\) Do đó ta có điều phải chứng minh.
