Bài 1: \(a+\frac{1}{b\left(a-b\right)}=\left(a-b\right)+b+\frac{1}{b\left(a-b\right)}\)

Áp dụng BĐT Cauchy cho 3 số dương ta thu được đpcm (mình làm ở đâu đó rồi mà:)

Dấu "=" xảy ra khi a =2; b =1 (tự giải ra)

Bài 2: Thêm đk a,b,c >0.

Theo BĐT Cauchy \(\frac{a^2}{b^2}+\frac{b^2}{c^2}\ge2\sqrt{\frac{a^2}{c^2}}=\frac{2a}{c}\). Tương tự với hai cặp còn lại và cộng theo vế ròi 6chia cho 2 hai có đpcm.

Bài 3: Nó sao sao ấy ta?

cái này hình như sai đề bạn ạ. vì : a,b,c >0 => a+b , b+c, c+a >0

=> \(\frac{a}{a+b}+\frac{b}{b+c}+\frac{c}{c+a}>0\)

với \(A>0\) ta luôn có: \(A>\sqrt{A}\) như 2 > căn 2 chẳng hạn

=> \(\frac{a}{a+b}>\sqrt{\frac{a}{a+b}}\) hay \(\frac{a}{a+b}+\frac{b}{b+c}+\frac{c}{c+a}>\sqrt{\frac{a}{b+c}}+\sqrt{\frac{b}{c+a}}+\sqrt{\frac{c}{a+b}}\)

tai sao \(\frac{a}{\sqrt{a\left(b+c+d\right)}}\ge\frac{2a}{a+b+c+d}\)

\(\sqrt{\frac{a}{b+c+d}}=\frac{a}{\sqrt{a\left(b+c+d\right)}}\ge\frac{2a}{a+b+c+d}\)

Tương tự: \(\sqrt{\frac{b}{a+c+d}}\ge\frac{2b}{a+b+c+d}\) ; \(\sqrt{\frac{c}{a+b+d}}\ge\frac{2c}{a+b+c+d}\); \(\sqrt{\frac{d}{a+b+c}}\ge\frac{2d}{a+b+c+d}\)

Cộng vế với vế: \(VT\ge\frac{2\left(a+b+c+d\right)}{a+b+c+d}=2\)

Dấu "=" không xảy ra nên \(VT>2\)

\(vìa;b>0\Rightarrow\frac{a}{a+b}\frac{b}{b+c}\) (2)

.................................................\(\sqrt{\frac{c}{a+c}}>\frac{c}{c+a}\) (3)

Cộng vé với vế của từng bất dẳng thức => ĐPCM

3.

\(5a^2+2ab+2b^2=\left(a^2-2ab+b^2\right)+\left(4a^2+4ab+b^2\right)\)

\(=\left(a-b\right)^2+\left(2a+b\right)^2\ge\left(2a+b\right)^2\)

\(\Rightarrow\sqrt{5a^2+2ab+2b^2}\ge2a+b\)

\(\Rightarrow\frac{1}{\sqrt{5a^2+2ab+2b^2}}\le\frac{1}{2a+b}\)

Tương tự \(\frac{1}{\sqrt{5b^2+2bc+2c^2}}\le\frac{1}{2b+c};\frac{1}{\sqrt{5c^2+2ca+2a^2}}\le\frac{1}{2c+a}\)

\(\Rightarrow P\le\frac{1}{2a+b}+\frac{1}{2b+c}+\frac{1}{2c+a}\)

\(\le\frac{1}{9}\left(\frac{1}{a}+\frac{1}{a}+\frac{1}{b}+\frac{1}{b}+\frac{1}{b}+\frac{1}{c}+\frac{1}{c}+\frac{1}{c}+\frac{1}{a}\right)\)

\(=\frac{1}{3}\left(\frac{1}{a}+\frac{1}{b}+\frac{1}{c}\right)\le\frac{1}{3}.\sqrt{3\left(\frac{1}{a^2}+\frac{1}{b^2}+\frac{1}{c^2}\right)}=\frac{\sqrt{3}}{3}\)

\(\Rightarrow MaxP=\frac{\sqrt{3}}{3}\Leftrightarrow a=b=c=\sqrt{3}\)

Áp dụng bất đẳng thức bunyakovsky: \(\left(b+c\right)^2\le2\left(b^2+c^2\right)\Leftrightarrow b+c\le\sqrt{2\left(b^2+c^2\right)}\)

tương tự với các cặp còn lại , ta thu được \(VT\ge\frac{a^2}{\sqrt{2\left(b^2+c^2\right)}}+\frac{b^2}{\sqrt{2\left(a^2+c^2\right)}}+\frac{c^2}{\sqrt{2\left(a^2+b^2\right)}}\)

Đặt \(\hept{\begin{cases}\sqrt{b^2+c^2}=x\\\sqrt{a^2+c^2}=y\\\sqrt{a^2+b^2}=z\end{cases}}\)(\(x,y,z\ge0\)và \(x+y+z=\sqrt{2011}\))\(\Leftrightarrow\hept{\begin{cases}a^2=\frac{y^2+z^2-x^2}{2}\\b^2=\frac{x^2+z^2-y^2}{2}\\c^2=\frac{x^2+y^2-z^2}{2}\end{cases}}\)

\(VT\ge\frac{y^2+z^2-x^2}{2\sqrt{2}x}+\frac{x^2+z^2-y^2}{2\sqrt{2}y}+\frac{x^2+y^2-z^2}{2\sqrt{2}z}\)

\(=\frac{1}{2\sqrt{2}}\left(\frac{y^2+z^2-x^2}{x}+\frac{z^2+x^2-y^2}{y}+\frac{x^2+y^2-z^2}{z}\right)=\frac{1}{2\sqrt{2}}\left(\frac{y^2}{x}+\frac{z^2}{x}+\frac{z^2}{y}+\frac{x^2}{y}+\frac{x^2}{z}+\frac{y^2}{z}-x-y-z\right)\)

ÁP dụng bất đẳng thức cauchy-schwarz:

\(\frac{y^2}{x}+\frac{z^2}{x}+\frac{x^2}{y}+\frac{z^2}{y}+\frac{y^2}{z}+\frac{x^2}{x}\ge\frac{\left(2x+2y+2z\right)^2}{2x+2y+2z}=2x+2y+2z\)

do đó \(VT\ge\frac{1}{2\sqrt{2}}\left(x+y+z\right)=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{2011}{2}}\)( vì \(x+y+z=\sqrt{2011}\))

đẳng thức xảy ra khi \(x=y=z=\frac{\sqrt{2011}}{3}\)hay \(a=b=c=\frac{1}{3}\sqrt{\frac{2011}{2}}\)