Áp dụng bđt C-B-S cùng với bđt AM-GM ta có $$\begin{array}{cl} F &= \dfrac{a^2}{ab} + \dfrac{b^2}{ab} + \dfrac{4\sqrt{ab}}{a+b} \\
&\geqslant \dfrac{(a+b)^2}{2ab} + \dfrac{4\sqrt{ab}}{a+b} + \dfrac{4\sqrt{ab}}{a+b} - \dfrac{4\sqrt{ab}}{a+b} \\
&\geqslant 3\sqrt[3]{\dfrac{(a+b)^2}{2ab} \cdot \dfrac{4\sqrt{ab}}{a+b} \cdot \dfrac{4\sqrt{ab}}{a+b}} - \dfrac{4\sqrt{ab}}{2\sqrt{ab}} \\
&=4 \end{array}$$
Dấu '=' xảy ra khi $a=b$