Đặt t = ab, suy ra \(0< ab\leqslant 1\) Ta có \((1 - a)(1 - b) \geqslant 0\) nên \(ab+1\geqslant a+b\) \((1-a^2)(1-b^2)\geqslant 0\) nên \(a^2b^2+1\geqslant a^2+b^2\) \(a^5b + ab^5 > 2a^3b^3\) Suy ra \(P\geqslant 2(ab)^3+\frac{6}{(ab)^2+1}-3(1+ab)=2t^3+\frac{6}{t^2+1}-3t-3\) Xét \(f(t)=2t^3+\frac{6}{t^2+1}-3t-3\), với \(t\in (0;1]\) Ta có: \(f'(t)=6t^2-\frac{12t}{(t^2+1)^2}-3=\frac{3(t-1)(2t^5+2t^4+5t^3+5t^2+5t+1)}{(t^2+1)^2}\) Suy ra \(f'(t)< 0,\forall t\in (0;1)\), nghĩa là f(t) giảm trên khoảng (0;1) Do đó \(f(t)\geqslant f(1)=-1\). Suy ra \(P\geqslant -1\) Ta có a = 1, b = 1 thỏa mãn đề bài và khi đó P = −1. Vậy giá trị nhỏ nhất của P là −1.