Lời giải:
Trước tiên ta đi cm bất đẳng thức sau: với \(a,b>0\) thì \(a^3+b^3\geq ab(a+b)\)
BĐT đúng vì nó tương đương với \((a-b)^2(a+b)\geq 0\) ( luôn đúng)
Do đó:, kết hợp với \(abc=1\Rightarrow \)\(\frac{1}{a^3+b^3+abc}\leq \frac{1}{ab(a+b+c)}=\frac{c}{a+b+c}\)
Tương tự với các phân thức còn lại và cộng theo vế:
\(\Rightarrow \text{VT}\leq \frac{a+b+c}{a+b+c}=1=\frac{1}{abc}\) (đpcm)
Dấu bằng xảy ra khi \(a=b=c=1\)
Có: \(\left(a-b\right)^2\ge0\Rightarrow\left(a-b\right)^2.\left(a+b\right)\ge0\Leftrightarrow a^3+b^3-ab\left(a+b\right)\ge0\)
\(\Leftrightarrow a^3+b^3\ge ab\left(a+b\right)\Leftrightarrow a^3+b^3+abc\ge ab\left(a+b+c\right)\)
\(\Rightarrow\frac{1}{a^3+b^3+abc}\le\frac{1}{ab\left(a+b+c\right)}\)
TT: \(\frac{1}{b^3+c^3+abc}\le\frac{1}{bc\left(a+b+c\right)}\)
\(\frac{1}{c^3+a^3+abc}\le\frac{1}{ca\left(a+b+c\right)}\)
Cộng vế với vế ta được:
\(\frac{1}{a^3+b^3+abc}+\frac{1}{b^3+c^3+abc}+\frac{1}{c^3+a^3+abc}\le\frac{1}{a+b+c}\left(\frac{1}{ab}+\frac{1}{bc}+\frac{1}{ca}\right)\)
\(\le\frac{1}{a+b+c}.\frac{c+a+b}{abc}=\frac{1}{abc}\left(đpcm\right)\)
Áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho 2 bộ số thực không âm
\(\Rightarrow\left\{\begin{matrix}a^2+b^2\ge2ab\\b^2+c^2\ge2bc\\c^2+a^2\ge2ca\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\left\{\begin{matrix}a^2-ab+b^2\ge ab\\b^2-bc+c^2\ge bc\\c^2-ca+a^2\ge ca\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\left\{\begin{matrix}\left(a+b\right)\left(a^2-ab+b^2\right)\ge ab\left(a+b\right)\\\left(b+c\right)\left(b^2-bc+c^2\right)\ge bc\left(b+c\right)\\\left(c+a\right)\left(c^2-ca+a^2\right)\ge ca\left(c+a\right)\end{matrix}\right.\)
Áp dụng hẳng đẳng thức tổng 2 lập phương
\(\Rightarrow\left\{\begin{matrix}a^3+b^3\ge ab\left(a+b\right)\\b^3+c^3\ge bc\left(b+c\right)\\c^3+a^3\ge ca\left(c+a\right)\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\left\{\begin{matrix}a^3+b^3+abc\ge ab\left(a+b\right)+abc\\b^3+c^3+abc\ge bc\left(b+c\right)+abc\\c^3+a^3+abc\ge ca\left(c+a\right)+abc\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\left\{\begin{matrix}a^3+b^3+abc\ge ab\left(a+b+c\right)\\b^3+c^3+abc\ge bc\left(a+b+c\right)\\c^3+a^3+abc\ge ca\left(a+b+c\right)\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow\left\{\begin{matrix}\dfrac{1}{a^3+b^3+abc}\le\dfrac{1}{ab\left(a+b+c\right)}=\dfrac{abc}{ab\left(a+b+c\right)}\\\dfrac{1}{b^3+c^3+abc}\le\dfrac{1}{bc\left(a+b+c\right)}=\dfrac{abc}{bc\left(a+b+c\right)}\\\dfrac{1}{c^3+a^3+abc}\le\dfrac{1}{ca\left(a+b+c\right)}=\dfrac{abc}{ca\left(a+b+c\right)}\end{matrix}\right.\)
\(\Rightarrow VT\le\dfrac{abc}{ab\left(a+b+c\right)}+\dfrac{abc}{bc\left(a+b+c\right)}+\dfrac{abc}{ca\left(a+b+c\right)}\)
\(\Rightarrow VT\le\dfrac{c}{a+b+c}+\dfrac{a}{a+b+c}+\dfrac{b}{a+b+c}\)
\(\Rightarrow VT\le\dfrac{a+b+c}{a+b+c}=1\)
\(\Leftrightarrow VT\le\dfrac{1}{abc}\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{1}{a^3+b^3+abc}+\dfrac{1}{b^3+c^3+abc}+\dfrac{1}{c^3+a^3+abc}\le\dfrac{1}{abc}\)
\(\Rightarrow\) ( đpcm )
