高中数学不等式竞赛题
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这题用排序不等式及柯西不等式来证明。
排序不等式:若a1>=a2>=...>=an>=0; b1>=b2>=...>=bn>=0;
那么a1b1+a2b2+...+anbn>=(a1+a2+...+an)(b1+b2+...bn)/n.
柯西不等式:ak>=0,1<=k<=n,那么(a1+a2+...+an)(1/a1+1/a2+...1/an)>=n^2.
数学归纳法:
n=1时,不妨设a>=b>=c,那么1/(b+c)>=1/(a+c)>=1/(a+b),根据排序不等式得
a/(b+c)+b/(a+c)+c/(a+b)>=(a+b+c)(1/(b+c)+1/(a+c)+1/(a+b))/3=((b+c)+(a+c)+(a+b))(1/(b+c)+1/(a+c)+1/(a+b))/6,而根据柯西不等式得到((b+c)+(a+c)+(a+b))(1/(b+c)+1/(a+c)+1/(a+b))/6>=3/2;
设n=k时,a^k/(b+c)+b^k/(a+c)+c^k/(a+b)>=3/2成立,则当n=k+1时,
由于a>=b>=c,那么a^k/(b+c)>=b^k/(a+c)>=c^k/(a+b),根据排序不等式得
a^k+1/(b+c)+b^k+1/(a+c)+c^k+1/(a+b)>=(a+b+c)(a^k/(b+c)+b^k/(a+c)+c^k/(a+b))/3>=3/2,故证毕
排序不等式:若a1>=a2>=...>=an>=0; b1>=b2>=...>=bn>=0;
那么a1b1+a2b2+...+anbn>=(a1+a2+...+an)(b1+b2+...bn)/n.
柯西不等式:ak>=0,1<=k<=n,那么(a1+a2+...+an)(1/a1+1/a2+...1/an)>=n^2.
数学归纳法:
n=1时,不妨设a>=b>=c,那么1/(b+c)>=1/(a+c)>=1/(a+b),根据排序不等式得
a/(b+c)+b/(a+c)+c/(a+b)>=(a+b+c)(1/(b+c)+1/(a+c)+1/(a+b))/3=((b+c)+(a+c)+(a+b))(1/(b+c)+1/(a+c)+1/(a+b))/6,而根据柯西不等式得到((b+c)+(a+c)+(a+b))(1/(b+c)+1/(a+c)+1/(a+b))/6>=3/2;
设n=k时,a^k/(b+c)+b^k/(a+c)+c^k/(a+b)>=3/2成立,则当n=k+1时,
由于a>=b>=c,那么a^k/(b+c)>=b^k/(a+c)>=c^k/(a+b),根据排序不等式得
a^k+1/(b+c)+b^k+1/(a+c)+c^k+1/(a+b)>=(a+b+c)(a^k/(b+c)+b^k/(a+c)+c^k/(a+b))/3>=3/2,故证毕
追问
我是想看一下有没有更好的解题方法。你的方法跟我的差不多。也是用数学归纳法。
不过,我用的是将a^k/(b+c)+b^k/(a+c)+c^k/(a+b)>=3/2左右两边同时乘以(a+b+c),很快就可以证明出来。
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