Question Number 59627 by naka3546 last updated on 12/May/19
Answered by tanmay last updated on 12/May/19
$$\frac{\mathrm{3}−\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left[\left({a}+{b}+{c}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{{a}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{b}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{c}^{\mathrm{2}} }\right)\right] \\ $$$$=\left(\frac{{b}+{c}}{{a}^{\mathrm{2}} }+\frac{{c}+{a}}{{b}^{\mathrm{2}} }+\frac{{a}+{b}}{{c}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{a}}+\frac{\mathrm{1}}{{b}}+\frac{\mathrm{1}}{{c}}\right)−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left({a}+{b}+{c}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{{a}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{b}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{c}^{\mathrm{2}} }\right) \\ $$$$=\frac{{b}+{c}}{{a}^{\mathrm{2}} }+\frac{{c}+{a}}{{b}^{\mathrm{2}} }+\frac{{a}+{b}}{{c}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{a}}+\frac{\mathrm{1}}{{b}}+\frac{\mathrm{1}}{{c}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left({a}+{b}+{c}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{{a}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{b}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{c}^{\mathrm{2}} }\right) \\ $$$${let}\:{left}\:{hand}\:{side}\:{expression}={p} \\ $$$${right}\:{hand}\:{side}\:{exoression}={q} \\ $$$${we}\:{have}\:{to}\:{prove}\:{p}−{q}=+{ve} \\ $$$${ot}\:{q}−{p}=−{ve} \\ $$$${now} \\ $$$${q}={p}+\frac{\mathrm{1}}{{a}}+\frac{\mathrm{1}}{{b}}+\frac{\mathrm{1}}{{c}}−\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left({a}+{b}+{c}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{{a}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{b}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{c}^{\mathrm{2}} }\right) \\ $$$${q}−{p} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{{a}}+\frac{\mathrm{1}}{{b}}+\frac{\mathrm{1}}{{c}}\geqslant\mathrm{3}\left(\frac{\mathrm{1}}{{abc}}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \\ $$$$\frac{{a}+{b}+{c}}{\mathrm{3}}\geqslant\left({abc}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{{a}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{b}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{c}^{\mathrm{2}} }\geqslant\mathrm{3}\left(\frac{\mathrm{1}}{{a}^{\mathrm{2}} {b}^{\mathrm{2}} {c}^{\mathrm{2}} }\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \\ $$$$\left({a}+{b}+{c}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{{a}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{b}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{c}^{\mathrm{2}} }\right)\geqslant\mathrm{3}\left({abc}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} ×\mathrm{3}\left(\frac{\mathrm{1}}{{a}^{\mathrm{2}} {b}^{\mathrm{2}} {c}^{\mathrm{2}} }\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} \\ $$$${so} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left({a}+{b}+{c}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{{a}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{b}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{c}^{\mathrm{2}} }\right)\geqslant\mathrm{3}\left({abc}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} ×\frac{\mathrm{1}}{\left({abc}\right)^{\frac{\mathrm{2}}{\mathrm{3}}} } \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\left({a}+{b}+{c}\right)\left(\frac{\mathrm{1}}{{a}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{b}^{\mathrm{2}} }+\frac{\mathrm{1}}{{c}^{\mathrm{2}} }\right)\geqslant\frac{\mathrm{3}}{\left({abc}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} } \\ $$$${now} \\ $$$$\mathrm{3}\left(\frac{\mathrm{1}}{{abc}}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} −\frac{\mathrm{3}}{\left({abc}\right)^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}} } \\ $$$$=\mathrm{0}\:\:\:\:\:{correction}\:{done} \\ $$$${so}\:{p}={q} \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$$$… \\ $$$$…. \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$