Gọi O là giao điểm hai đường chéo AC và BD
Xét lần lượt các tam giác OAB , OBC , OCD , OAD và áp dụng bất đẳng thức tam giác được :\(OA+OB>AB\) ; \(OB+OC>BC\) ; \(OC+OD>CD\) ; \(OA+OD>AD\)
Cộng các bất đẳng thức trên theo vế được : \(2\left(OA+OB+OC+OD\right)>AB+BC+CD+AD\)
\(\Rightarrow2\left(AC+BD\right)>AB+BC+CD+AD\) \(\Rightarrow AC+BD>\frac{AB+BC+CD+DA}{2}\) (1)
Tương tự, lần lượt xét các tam giác ACD , BCD , BAC , ABD và áp dụng bất đẳng thức tam giác được :\(AD+CD>AC\) ; \(BC+CD>BD\) ; \(AB+BC>AC\) ; \(AB+AD>BD\)
Cộng các bất đẳng thức trên theo vế được : \(2\left(AC+BD\right)< 2\left(AB+BC+CD+DA\right)\)
\(\Rightarrow AC+BD< AB+BC+CD+DA\)(2)
Từ (1) và (2) ta có : \(\frac{AB+BC+CD+DA}{2}< AC+BD< AB+BC+CD+AD\)
hay \(\frac{AB+BC+CD+DA}{2}< OA+OB+OC+OD< AB+BC+CD+AD\)
*Chứng minh AB+BC+CD+AD/2 <OA+OB+OC+OC:
-Xét tam giác AOB: OB+OA>AB (BĐT tam giác)
-Xét tam giác OBC: OB+OC>BC (BĐT tam giác)
-Xét tam giác OCD: OC+OD>CD (BĐT tam giác)
-Xét tam giác AOD: OA+OD>AD (BĐT tam giác)
Cộng các vế trái, các vế phải, ta được:
2(OB+OA+OC+OD) >AB+BC+CD+AD
<=> OB+OA+OC+OD > (AB+BC+CD+AD)/2 (đpcm)
*Chứng minh OA+OB+OC+OD <AB+BC+CD+AD
-Xét tam giác ABC: AB+BC>AC=AO+OC (BĐT tam giác)
-Xét tam giác BCD: BC+CD>BD=OB+OD (BĐT tam giác)
-Xét tam giác ACD: AD+CD>AC=AO+OC (BĐT tam giác)
-Xét tam giác ADB: AB+AD>BD=OB+OD (BĐT tam giác)
Cộng các vế trái, vế phải, ta được:
2(AB+AD+BC+CD)>2(OB+OC+OD+OA)
<=> AB+AD+BC+CD>OB+OC+OD+OA (đpcm)