Áp dụng BĐT: \(\frac{4}{x+y}\le\frac{1}{x}+\frac{1}{y}\Rightarrow\frac{1}{x+y}\le\frac{1}{4}\left(\frac{1}{x}+\frac{1}{y}\right)\)
Ta có: \(\frac{ab}{a+b+2c}=ab.\frac{1}{\left(a+c\right)+\left(b+c\right)}\le\frac{ab}{4}\left(\frac{1}{b+c}+\frac{1}{c+a}\right)\)(1). Tương tự ta có:
\(\frac{bc}{b+c+2a}\le\frac{bc}{4}\left(\frac{1}{a+b}+\frac{1}{c+a}\right)\text{ (2)};\frac{ca}{c+a+2b}\le\frac{ca}{4}\left(\frac{1}{a+b}+\frac{1}{b+c}\right)\text{ (3)}\)
Cộng từng vế của (1), (2) và (3) ta có:
\(\frac{ab}{a+b+2}+\frac{bc}{b+c+2a}+\frac{ca}{c+a+2b}\le\frac{1}{4}\left(\frac{bc+ca}{a+b}+\frac{ab+ca}{b+c}+\frac{ab+bc}{c+a}\right)=\frac{1}{4}\left(a+b+c\right)=\frac{1}{4}.4=1\)
Xảy ra đẳng thức khi và chỉ khi a = b = c = \(\frac{4}{3}\)