11+a2+11+b2≥21+ab (★)⇔(1+b2)(1+ab)+(1+a2)(1+ab)≥2(1+a2)(1+b2)
⇔1+ab+b2+ab3+1+ab+a2+a3b≥2(1+a2+b2+a2b2)
⇔2ab+ab(a2+b2)≥a2+b2+2a2b2
⇔2ab(1−ab)+(a2+b2)(ab−1)≥0
⇔(ab−1)(a−b)2≥0
[ Ở đây, ab≥1 thì bất đẳng thức (★) mới đúng.]
Đẳng thức xảy ra khi và chỉ khi ab=1 hoặc a=b.