代数 含解答

一个三元不等式

正文文字 207 字公式 2 处

题目1 非负实数𝑎,𝑏,𝑐满足𝑎+𝑏+𝑐=6,求∑_(𝑐𝑦𝑐)√(𝑎^(2)+𝑏𝑐)的最大值.

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分析1 首先当然是猜测取得最值的条件,代入几组特殊的(𝑎,𝑏,𝑐),如(2,2,2)、(0,0,6)、(0,3,3),得到原式的值依次为6√(2)、6、9.可以发现(2,2,2)并不是取得最值的条件.

进一步可以发现,(𝑎,𝑏,𝑐)=(0,3,3)时,√(𝑎^(2)+𝑏𝑐)、√(𝑏^(2)+𝑐𝑎)、√(𝑐^(2)+𝑎𝑏)的值均为3.于是大胆猜测,原式的最大值为9,在(𝑎,𝑏,𝑐)=(0,3,3)时取得等号.

接下来利用条件进行齐次化,变为下题:

题目2 𝑎,𝑏,𝑐为非负实数,求证:

∑_(𝑐𝑦𝑐)√(𝑎^(2)+𝑏𝑐)≤(3)/(2)(𝑎+𝑏+𝑐).
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分析2 这个不等式实属不易,一直没有思路正向破解.于是开始考虑取等条件(3,3,0),设法利用好这个0,得到了下面的证法.

证明 由对称性不妨设𝑎≥𝑏≥𝑐.

于是

公式:\begin{align*} &\dfrac{3}{2}(a+b+c)\\ =&\dfrac{a+(a+c)+(a+b)+(2b+2c)}{2}\\ \geq&\sqrt{a(a+c)}+\sqrt{(a+b)(2b+2c)}\\ =&\sqrt{a^2+ac}+\sqrt{2(b^2+ca+bc+ab)}\\ \geq&\sqrt{a^2+ac}+\sqrt{b^2+ca}+\sqrt{bc+ab}\\ \geq&\sqrt{a^2+bc}+\sqrt{b^2+ca}+\sqrt{c^2+ab} \end{align*}

其中最后一步由𝑎≥𝑏≥𝑐得到了𝑎𝑐≥𝑏𝑐,𝑏𝑐≥𝑐^(2).

证毕.

如果您有更好的方法,请联系作者,非常感谢.


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