Chứng minh 1/(a+b-c)^2+1/(a-b+c)^2+1/(-a+b+c)^2>=1/a^2+1/b^2+1/c^2

Lời giải:

Đặt \(\left\{\begin{matrix} a+b-c=x\\ b+c-a=y\\ c+a-b=z\end{matrix}\right.\Rightarrow \left\{\begin{matrix} b=\frac{x+y}{2}\\ c=\frac{y+z}{2}\\ a=\frac{x+z}{2}\end{matrix}\right.\) \((x,y,z>0\) do $a,b,c$ là ba cạnh tam giác ).

BĐT cần chứng minh tương đương với :

\(\frac{1}{x^2}+\frac{1}{y^2}+\frac{1}{z^2}\geq \frac{4}{(x+y)^2}+\frac{4}{(y+z)^2}+\frac{4}{(z+x)^2}\)

Áp dụng BĐT Cauchy:

\(\frac{1}{x^2}+\frac{1}{y^2}\geq \frac{2}{xy}\)

\(\Rightarrow 2\left(\frac{1}{x^2}+\frac{1}{y^2}\right)\geq \left(\frac{1}{x}+\frac{1}{y}\right)^2\)

Theo BĐT S.Vacso: \(\frac{1}{x}+\frac{1}{y}\geq \frac{4}{x+y}\Rightarrow 2\left(\frac{1}{x^2}+\frac{1}{y^2}\right)\geq \frac{16}{(x+y)^2}(*)\)

Hoàn toàn tương tự:

\(2\left(\frac{1}{y^2}+\frac{1}{z^2}\right)\geq \frac{16}{(y+z)^2}; 2\left(\frac{1}{z^2}+\frac{1}{x^2}\right)\geq \frac{16}{(z+x)^2}(**)\)

Cộng theo vế \((*); (**)\) và rút gọn suy ra:

\(\frac{1}{x^2}+\frac{1}{y^2}+\frac{1}{z^2}\geq \frac{4}{(x+y)^2}+\frac{4}{(y+z)^2}+\frac{4}{(z+x)^2}\)

Ta có đpcm

Dấu bằng xảy ra khi $x=y=z$ hay $a=b=c$