Ta dễ dàng chứng minh BĐT sau:
Với \(a;b>1\Rightarrow\frac{1}{1+a^2}+\frac{1}{1+b^2}\ge\frac{2}{1+ab}\)
Thật vậy, BĐT tương đương: \(\frac{a^2+b^2+2}{a^2b^2+a^2+b^2+1}\ge\frac{2}{1+ab}\)
\(\Leftrightarrow\left(a^2+b^2+2\right)\left(1+ab\right)\ge2a^2b^2+2a^2+2b^2+2\)
\(\Leftrightarrow-a^2-b^2+a^3b+ab^3+2ab-2a^2b^2\ge0\)
\(\Leftrightarrow ab\left(a^2+b^2-2ab\right)-\left(a-b\right)^2\ge0\)
\(\Leftrightarrow\left(ab-1\right)\left(a-b\right)^2\ge0\) (luôn đúng)
Dấu "=" xảy ra khi \(a=b\)
Áp dụng vào bài toán:
\(\frac{1}{1+\left(\sqrt{\frac{x^2+15}{2}}\right)^2}+\frac{1}{1+\left(\sqrt{2\left(x^2+3\right)}\right)^2}\ge\frac{2}{1+\sqrt{\left(x^2+3\right)\left(x^2+16\right)}}\)
Dấu "=" xảy ra khi và chỉ khi:
\(\frac{x^2+15}{2}=2\left(x^2+3\right)\Leftrightarrow x^2=1\Rightarrow x=\pm1\)
