(3)
(左辺)=(a2+b2)2−2a2b2+(c2+d2)2−2c2d2={(a+b)2−2ab}2−2a2b2+{(c+d)2−2cd}2−2c2d2
ここで a+b≥2ab であることから
≥{4ab−2ab}2−2a2b2+{4cd−2cd}2−2c2d2=2a2b2+2c2d2=2(ab+cd)2−4abcd
ここで a+b≥2ab であることから
≥2(4abcd)−4abcd=4abcd=(右辺)
よって与式は成り立つ (等号は a=b=c=d のとき)
(4)
(左辺)−(右辺)=a3+b3+c3−3abc=(a+b+c)(a2+b2+c2−ab−bc−ca)
=(a+b+c)⋅21{(a+b)2+(b+c)2+(c+a)2−4ab−4bc−4ca}
ここで a+b≥2ab であることから
≥(a+b+c)⋅21{4ab+4bc+4ca−4ab−4bc−4ca}=(a+b+c)⋅0=0
よって与式は成り立つ