代数 系列:一分钟做不等式 含解答

一分钟做不等式系列(16)——2026年新疆预赛

正文文字 71 字公式 20 处1 图

题目:(有改动,原题见文末)

已知𝑛⩾3,𝑛∈ℕ_(+),且∑_(𝑖=1)^(𝑛)𝑎_(𝑖)=2𝑛,𝑎_(𝑖)⩾0,𝑖=1,2,⋯,𝑛,求

𝑓=∑_(𝑖=1)^(𝑛−1)(𝑎_(𝑖)−1)(𝑎_(𝑖+1)−1)

的最大值和最小值.

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答案:

最大值为𝑛^(2)−2𝑛−(3)/(4),最小值为−3𝑛−1.

构造:

取𝑎_(1)=𝑛+(1)/(2),𝑎_(2)=𝑛−(1)/(2),其余为0,得𝑓=𝑛^(2)−2𝑛−(3)/(4).

取𝑎_(2)=2𝑛,其余为0,得𝑓=−3𝑛−1;

证明:

𝑓=∑_(𝑖=1)^(𝑛−1)(𝑎_(𝑖)𝑎_(𝑖+1)−𝑎_(𝑖)−𝑎_(𝑖+1)+1)=∑_(𝑖=1)^(𝑛−1)𝑎_(𝑖)𝑎_(𝑖+1)+𝑎_(1)+𝑎_(𝑛)−3𝑛−1

(1)最小值:

由𝑎_(𝑖)⩾0即证𝑓⩾−3𝑛−1.

(2)最大值:

由熟知的不等式((1)/(4)引理,证明略):

𝑓= ∑_(𝑖=1)^(𝑛−1)𝑎_(𝑖)𝑎_(𝑖+1)+𝑎_(𝑛)⋅1+1⋅𝑎_(1)−3𝑛−1;⩽ (1)/(4)(∑_(𝑖=1)^(𝑛)𝑎_(𝑖)+1)^(2)−3𝑛−1=𝑛^(2)−2𝑛−(3)/(4);

原题:
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