driehoeksongelijkheid

Opgave - APMC 2001 dag 1 vraag 3

$a,b,c$ zijn de lengtes van de zijden van een driehoek. Bewijs dat
$$2<\frac{a+b}c+\frac{b+c}a+\frac{c+a}b-\frac{a^3+b^3+c^3}{abc}\leq3.$$

Oplossing

Linkerongelijkheid is equivalent met $2abc + a^3 + b^3 + c^3 < \sum_{\text{sym}} a^2b$. Na Ravi-substitutie $a = x+y$, $b = y+z$, $c = z+x$, is dit equivalent met $0 < 8xyz$, hetgeen vrij evident is.

Rechterongelijkheid is equivalent met $\sum_{\text{sym}} a^2b \leq a^3+b^3+c^3+3abc$, hetgeen Schur is.