Cho a, b, c là các số dương thỏa mãn a + b + c =3. Tìm giá trị nhỏ nhất của biểu thức \(P=\frac{(1+a)^2(1+b)^2}{1+c^2}+\frac{(1+b)^2(1+c)^2}{1+a^2}+ \frac{(1+c)^2(1+a)^2}{1+b^2}\)
Áp dụng bất đẳng thức AM-GM ta có \((1+a)^2(1+b)^2=[(1+ab)+(a+b)]^2\geq 4(1+ab)(a+b)\) \(=4[a(1+b^2)+b(1+a^2)]\) \(\Rightarrow P\geq 4\left [ \underbrace{ \frac{a(1+b^2)+b(1+a^2)}{1+c^2} +\frac{b(1+c^2)+c(1+b^2)}{1+a^2} +\frac{c(1+a^2)+a(1+c^2)}{1+b^2}} _{M} \right ]\) Sử dụng bđt AM-GM một lần nữa, ta có \(M=\sum_{cyc}\frac{a(1+b^2)}{1+c^2}+\sum_{cyc}\frac{b(1+a^2)}{1+c^2}\) \(=\sum_{cyc}a.\left ( \frac{1+b^2}{1+c^2}+\frac{1+c^2}{1+b^2} \right )\geq 2\sum_{cyc} a= 6\) Suy ra \(P\geq 4,M\geq 24\) . Dấu đẳng thức xảy ra khi chỉ khi a=b=c=1 Vậy \(minP=24\Leftrightarrow a=b=c=1\)