Ta chứng minh: \(\sqrt{1+a}+\sqrt{1+b}\geq 1+\sqrt{1+a+b} \ (*)\) Thật vậy: \((*)\Leftrightarrow 1+a+1+b+2\sqrt{(1+a)(1+b)}\geq 1+1+a+b+2\sqrt{1+a+b}\) \(\Leftrightarrow (1+a)(1+b)\geq 1+a+b\Leftrightarrow ab\geq 0\) (luôn đúng) Vì vai trò của a, b, c như nhau nên không mất tính tổng quát giả sử: \(a\leq b\leq c\) Suy ra: \(1\leq c\leq 2\). Theo (*) ta có: \(P\geq 1+\sqrt{1+a+b}+\sqrt{1+c}=1+\sqrt{4-c}+\sqrt{1+c}\) Xét hàm: \(f(c)=1+\sqrt{4-c}+\sqrt{1+c};1\leq c\leq 2\)
Ta có: \(f'(x)=-\frac{1}{2\sqrt{4-c}}+\frac{1}{2\sqrt{c+1}};f'(c)=0\Leftrightarrow c=\frac{3}{2}\) Ta có: \(f(1)=f(2)=1+\sqrt{2}+\sqrt{3};f\left ( \frac{3}{2} \right )=1+\sqrt{10}\) Vậy \(P\geq 1+\sqrt{2}+\sqrt{3}\) Với \(a=0;b=1;c=2\) thì \(P= 1+\sqrt{2}+\sqrt{3}\) Vậy giá trị nhỏ nhất của P là: \(1+\sqrt{2}+\sqrt{3}\)