(1)
a2+b2≥2(a−b−1)
a2+b2−2(a−b−1)≥0であればよい
a2+b2−2a+2b+2=(a−1)2+(b+1)2−2+2=(a−1)2+(b+1)2
(a−1)2≥0 (b+1)2≥0 なので 与式は成り立つ 等号はa=1,b=−1 のとき
(2)
a2+b2+c2≥3(a+b+c)2
a2+b2+c2−3(a+b+c)2≥03a2+3b2+3c2−(a+b+c)2≥0であればよい
2a2+2b2+2c2−2ab−2ac−2bc=(a−b)2+(a−c)2+(b−c)2
(a−c)2≥0 (a−b)2≥0 (b−c)2≥0 なので 与式は成り立つ 等号はa=b=c のとき
(3)
a2+b2+c2+d2+1≥a+b+c+d
a2+b2+c2+d2+1−a−b−c−d≥0となればよい
(a−21)2+(b−21)2+(c−21)2+(d−21)2−4⋅41+1=(a−21)2+(b−21)2+(c−21)2+(d−21)2
(a−21)2≥0 (b−21)2≥0 (c−21)2≥0 (d−21)2≥0 なので与式は成り立つ
等号は a=b=c=d=21 のとき