Ta có :
(a2+1)(b2+1)=(a+b)2+(ab−1)2
2(c2+1)=(c+1)2+(c−1)2
Áp dụng BĐT Cauchy-Schwarz :
√2(a2+1)(b2+1)(c2+1)=√[(a+b)2+(ab−1)2].[(c+1)2+(c−1)2]≥(a+b)(c+1)+(1−ab)(c−1)=(a+b+c+ab+bc+ca+abc+1)−2(1+abc)=(a+1)(b+1)(c+1)−2(1+abc)
Từ đó :
√2(a2+1)(b2+1)(c2+1)(a+1)(b+1)=(a+1)(b+1)(c+1)−2(1+abc)(a+1)(b+1)=c+1−2(1+abc)(a+1)(b+1)
Theo giả thiết :
124ab+(a+b)(c+3)=123(a+b+ab)+(ab+bc+ca)≥123(ab+a+b+1)=4(a+1)(b+1)
Từ đó mà :
P≥2(1−abc)(a+1)(b+1)+c+1+12c2
Chú ý rằng :
3≥ab+bc+ca≥33√abc⇒abc≤1
c+12c2=c2+c2+12c2≥33√18=32
Như vậy ta được :
P≥52
MinP=52⇔a=b=c=1