Ta có: \(\frac{a}{a+b+c}< 1\Rightarrow\frac{a}{a+b+c}< \frac{a+d}{a+b+c+d}\left(1\right)\)

Mặt khác: \(\frac{a}{a+b+c}>\frac{a}{a+b+c+d}\left(2\right)\)

Từ (1) và (2) ta có: \(\frac{a}{a+b+c+d}< \frac{a}{a+b+c}< \frac{a+d}{a+b+c+d}\left(3\right)\)

Tương tự: \(\frac{b}{a+b+c+d}< \frac{b}{b+c+d}< \frac{b+a}{a+b+c+d}\left(4\right)\)

\(\frac{c}{a+b+c+d}< \frac{c}{c+d+a}< \frac{b+c}{a+b+c+d}\left(5\right)\)

\(\frac{d}{a+b+c+d}< \frac{d}{b+d+a}< \frac{d+c}{a+b+c+d}\left(6\right)\)

Cộng vế với vế (3);(4);(5);(6) ta có:

\(1< \frac{a}{a+b+c}+\frac{b}{b+c+d}+\frac{c}{c+d+a}+\frac{d}{d+a+b}< 2\left(đpcm\right)\)

Đặt A = a/a+b+c + b/b+c+d + c/c+d+a + d/d+a+b

A > a/a+b+c+d + b/a+b+c+d + c/a+b+c+d + d+a+b+c+d

A > a+b+c+d/a+b+c+d = 1 (1)

Áp dụng a/b < 1 <=> a/b < a+m/b+m (a;b;m > 0) ta có:

A < a+d/a+b+c+d + a+b/a+b+c+d + b+c/a+b+c+d + c+d/a+b+c+d

A < 2.(a+b+c+d)/a+b+c+d

A < 2

Từ (1) và (2) => đpcm

nguồn:soyeon_Tiểubàng giải

+ \(\frac{a}{a+b+c}+\frac{b}{b+c+d}+\frac{c}{c+d+a}+\frac{d}{d+a+b}>\frac{a}{a+b+c+d}+\frac{b}{a+b+c+d}+\frac{c}{a+b+c+d}+\frac{d}{a+b+c+d}=1\) (1)

+ Ta c/m : Nếu \(\frac{m}{n}< 1\) thì \(\frac{m}{n}< \frac{m+x}{n+x}\)

+ Ta có : \(\frac{m}{n}< 1\Leftrightarrow m< n\Leftrightarrow mx< nx\) ( m,n,x > 0 )

\(\Leftrightarrow mn+mx< mn+nx\Leftrightarrow m\left(n+x\right)< n\left(m+x\right)\) \(\Leftrightarrow\frac{m}{n}< \frac{m+x}{n+x}\)

Áp dụng kết quả trên :

\(\frac{a}{a+b+c}+\frac{b}{b+c+d}+\frac{c}{c+d+a}+\frac{d}{d+a+b}< \frac{a+d}{a+b+c+d}+\frac{a+b}{a+b+c+d}+\frac{b+c}{a+b+c+d}+\frac{c+d}{a+b+c+d}\) \(=\frac{2\left(a+b+c+d\right)}{a+b+c+d}=2\) (2)

+ Từ (1) và (2) => đpcm

Áp dụng tính chất tỉ số ta có: \(\frac{a+b+d}{a+b+c+d}>\frac{a+b}{a+b+c}>\frac{a+b}{a+b+c+d}\left(1\right)\)

Tương tự: với b,c rồi cộng vế theo vế có ĐPCM

Đặt vế trái là P, áp dụng AM-GM cho từng cặp:

\(\frac{a^2}{a+b}+\frac{a+b}{4}\ge a\) ; \(\frac{b^2}{b+c}+\frac{b+c}{4}\ge b\) ; \(\frac{c^2}{c+d}+\frac{c+d}{4}\ge c\) ; \(\frac{d^2}{a+d}+\frac{a+d}{4}\ge d\)

Cộng vế với vế:

\(P+\frac{a+b+c+d}{2}\ge a+b+c+d\Rightarrow P\ge\frac{a+b+c+d}{2}\)

\("="\Leftrightarrow a=b=c=d\)

Thử cách em xem sao?

\(BĐT\Leftrightarrow\Sigma_{cyc}\frac{\left(a-b\right)^2}{4\left(a+b\right)}\ge0\) (đúng)

"=" <=> a = b = c

Áp dụng bđt Cauchy-Schwarz ta có:

\(\frac{a^2}{a+b}+\frac{b^2}{b+c}+\frac{c^2}{c+d}+\frac{d^2}{d+a}\ge\frac{\left(a+b+c+d\right)^2}{2\left(a+b+c+d\right)}=\frac{a+b+c+d}{2}\)

\("="\Leftrightarrow a=b=c\)

Đặt vế trái là P

\(\frac{a^3}{b^2}+b+b\ge3\sqrt[3]{\frac{a^3b^2}{b^2}}=3a\)

Tương tự: \(\frac{b^3}{c^2}+2c\ge3b\) ; \(\frac{c^3}{d^2}+2d\ge3c\); \(\frac{d^3}{a^2}+2a\ge3d\)

Cộng vế với vế:

\(P+2\left(a+b+c+d\right)\ge3\left(a+b+c+d\right)\)

\(\Leftrightarrow P\ge a+b+c+d\)

Dấu "=" xảy ra khi \(a=b=c=d\)

Xét: \(\frac{a^3}{a^2+b^2}+\frac{b^3}{b^2+c^2}+\frac{c^3}{c^2+d^2}+\frac{d^3}{d^2+a^2}\)

\(\Leftrightarrow a-\frac{ab^2}{a^2+b^2}+b-\frac{bc^2}{b^2+c^2}+c-\frac{cd^2}{c^2+d^2}+d-\frac{da^2}{d^2+a^2}\)

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy cho 2 bộ số thực không âm

\(\Rightarrow\left\{\begin{matrix}a^2+b^2\ge2\sqrt{a^2b^2}=2ab\\b^2+c^2\ge2\sqrt{b^2c^2}=2bc\\c^2+d^2\ge2\sqrt{c^2d^2}=2cd\\d^2+a^2\ge2\sqrt{d^2a^2}=2da\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow\left\{\begin{matrix}\frac{ab^2}{a^2+b^2}\le\frac{ab^2}{2ab}=\frac{b}{2}\\\frac{bc^2}{b^2+c^2}\le\frac{bc^2}{2bc}=\frac{c}{2}\\\frac{cd^2}{c^2+d^2}\le\frac{cd^2}{2cd}=\frac{d}{2}\\\frac{da^2}{d^2+a^2}\le\frac{da^2}{2da}=\frac{a}{2}\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow\left\{\begin{matrix}a-\frac{ab^2}{a^2+b^2}\ge a-\frac{b}{2}\\b-\frac{bc^2}{b^2+c^2}\ge b-\frac{c}{2}\\c-\frac{cd^2}{c^2+d^2}\ge c-\frac{d}{2}\\d-\frac{da^2}{d^2+a^2}\ge d-\frac{a}{2}\end{matrix}\right.\)

\(\Rightarrow a-\frac{ab^2}{a^2+b^2}+b-\frac{bc^2}{b^2+c^2}+c-\frac{cd^2}{c^2+d^2}+d-\frac{da^2}{d^2+a^2}\ge a+b+c+d-\frac{a}{2}-\frac{b}{2}-\frac{c}{2}-\frac{d}{2}\)

\(\Rightarrow a-\frac{ab^2}{a^2+b^2}+b-\frac{bc^2}{b^2+c^2}+c-\frac{cd^2}{c^2+d^2}+d-\frac{da^2}{d^2+a^2}\ge\frac{a+b+c+d}{2}\)

\(\Leftrightarrow\frac{a^3}{a^2+b^2}+\frac{b^3}{b^2+c^2}+\frac{c^3}{c^2+d^2}+\frac{d^3}{d^2+a^2}\ge\frac{a+b+c+d}{2}\) ( đpcm )

Cách của bạn Minh dài quá mình xin làm cách ngắn hơn:

Đầu tiên ta chứng minh bổ đề:

\(\frac{x^3}{x^2+y^2}\ge\frac{2x-y}{2}\)

\(\Leftrightarrow2x^3-\left(x^2+y^2\right)\left(2x-y\right)\ge0\)

\(\Leftrightarrow y\left(y-x\right)^2\ge0\)(đúng)

Từ đó ta có: \(\left\{\begin{matrix}\frac{a^3}{a^2+b^2}\ge\frac{2a-b}{2}\\\frac{b^3}{b^2+c^2}\ge\frac{2b-c}{2}\\\frac{c^3}{c^2+d^2}\ge\frac{2c-d}{2}\\\frac{d^3}{d^2+a^2}\ge\frac{2d-a}{2}\end{matrix}\right.\)

Cộng 4 cái trên vế theo vế ta được

\(\frac{a^3}{a^2+b^2}+\frac{b^3}{b^2+c^2}+\frac{c^3}{c^2+d^2}+\frac{d^3}{d^2+a^2}\ge\frac{2a-b}{2}+\frac{2b-c}{2}+\frac{2c-d}{2}+\frac{2d-a}{2}=\frac{a+b+c+d}{2}\)