Bir üçgenin kenar uzunlukları $a, b, c$ olmak üzere
$$ \dfrac{3}{2} \leq \dfrac{a}{b+c} +\dfrac{b}{c+a} + \dfrac{c}{a+b} < 2 $$
dir. Eşitlik durumu yalnızca eşkenar üçgende sağlanır.
Bu problem A. M. Nesbitt tarafından 1903'te Educational Times isimli dergiye bir geometrik eşitsizlik olarak gönderilmiştir. Aslında eşitsizliğin bir kısmı herhangi üç $a,b,c$ pozitif gerçel sayısı için de doğrudur. Bu sayfada verilen çözümlere alternatif olarak Cauch Schwartz Eşitsizliği'nin Engel Formu olarak bilinen eşitsizliği kulanarak bir çözüm daha verebiliriz. Eşitsizliğin bu formunu İlham Aliyev (Azerbaycan Cumhurbaşkanı değil, matematik profesörü olan) hocamız olimpiyat kamplarında Faydalı Eşitsizlik ismiyle anlatırdı.
$$ T= \dfrac{a}{b+c} +\dfrac{b}{c+a} + \dfrac{c}{a+b} = \dfrac{a^2}{ab+ac} +\dfrac{b^2}{ab+bc} + \dfrac{c^2}{ac+bc} \geq \dfrac{(a+b+c)^2}{2(ab+bc+ac)} \geq \dfrac{3(ab+bc+ac)}{2(ab+bc+ac)} = \dfrac{3}{2} $$
elde edilir. (Son aşamada $(a+b+c)^2 \geq 3(ab+bc+ac)$ eşitsizliğini kullandık.) Eşitlik durumu $a=b=c$ iken vardır.
Nesbitt Eşitsizliği'nin diğer kısmını ispatlamak için $a,b,c $ değerlerinin bir üçgenin kenarları olduğu bilgisine ihtiyaç vardır. Simetriden dolayı $a\leq b \leq c$ kabul edebiliriz. $\dfrac{a}{b+c} \leq \dfrac{a}{a+c}$ ve $c < a + b$ olduğundan
$$ T < \dfrac{a}{a+c} + \dfrac{b}{a+c} + \dfrac{a+b}{a+b} = \dfrac{a+b}{a+c} + 1 \leq \dfrac{a+c}{a+c} +1 =2 $$
elde edilir. Ayrıca bu $2$ üst sınırı en iyi değerdir. Çünkü $a \to 0^+$ ve $b=c$ limit durumunda $T \to 2$ olmaktadır. Yani $T$'yi $2$'ye istediğimiz kadar yaklaştırabiliriz. Bu sebeple $2$'den daha küçük bir üst sınır yazılamaz.