代数 含解答

两道不等式问题的解答

正文文字 88 字公式 24 处

  1. 正实数𝑎,𝑏,𝑐满足𝑎𝑏+𝑏𝑐+𝑐𝑎=3,求证:
    公式:\frac{bc}{1+a^4}+\frac{ca}{1+b^4}+\frac{ab}{1+c^4}\geq\frac{3}{2}.

(2022年菲律宾数学奥林匹克第二天第3题)

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证明:注意到公式:\dfrac{bc}{1+a^4}=\dfrac{b^3c^3}{b^2c^2+a^4b^2c^2}=\dfrac{(bc)^3}{(bc)^2+(ab)^2\cdot (ac)^2}.

设𝑏𝑐=𝑥,𝑐𝑎=𝑦,𝑎𝑏=𝑧,则𝑥+𝑦+𝑧=3.

原不等式变为公式:\dfrac{x^3}{x^2+y^2z^2}+\dfrac{y^3}{y^2+z^2x^2}+\dfrac{z^3}{z^2+x^2y^2}\geq\dfrac{3}{2}

即公式:\sum\limits_{cyc}\left(x-\dfrac{xy^2z^2}{x^2+y^2z^2}\right)\geq\dfrac{3}{2},也即公式:\sum\limits_{cyc}\dfrac{xy^2z^2}{x^2+y^2z^2}\leq\dfrac{3}{2}.

而公式:\sum\limits_{cyc}\dfrac{xy^2z^2}{x^2+y^2z^2}\leq\sum\limits_{cyc}\dfrac{xy^2z^2}{2xyz}=\sum\limits_{cyc}\dfrac{yz}{2}\leq\dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{(x+y+z)^2}{3}=\dfrac{3}{2},证毕.

  1. △𝐴𝐵𝐶三边长记为𝑎,𝑏,𝑐.𝐺为△𝐴𝐵𝐶重心.证明对平面上任一点𝑃,有下列不等式:
公式:a \cdot P A^{3}+b \cdot P B^{3}+c \cdot P C^{3} \geqslant 3 a b c \cdot PG

(微信群“不等式之家“)

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证明:令点𝑃为复平面原点.则

公式:\begin{align*} &a\cdot PA^2+b\cdot PB^2+c\cdot PC^2\\ =&|(B-C)A^3|+|(C-A)B^3|+|(A-B)C^3|\\ \geq&|(B-C)A^3+(C-A)B^3+(A-B)C^3|\\ =&|(A+B+C)(A-B)(B-C)(C-A)|\\ =&3abc\cdot PG \end{align*}

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