易混 2025 年贵州预赛 · P006270
有序链上的相邻结构可用两种不同的预算来拆开:倒数差会望远镜成固定和,相邻比值则把端点关系变成固定积。先看目标需要保留哪种乘积,再决定差量还是比值。
前题用部分和的倒数差提取每一段长度;后题用相邻比值编码顺序,取对数后才得到适合凸性的固定和。
四个正根的连续部分和不等式
关于 的方程
的四个正根 ,使得不等式
恒成立。求 的最大值。
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
先独立尝试,再展开工具说明与想法来源。
算术—几何平均不等式给固定和的正数乘积上界,等号要求各数相等。倒数差 会同时提取新增部分并生成两个相邻部分和的乘积。
想法从哪来:多项式的其他系数没有限制,韦达真正给出的核心条件只有四根正且总和固定。目标三个因子是依次累加的部分和,不对称,直接让四根相等通常不匹配。先给部分和命名,再看相邻部分和之差,恰是各根;若改取倒数,相邻倒数差还会带出目标乘积所需的分母。 把起点和终点的倒数也补上,得到四个正差,它们的和由首尾固定,因此可用定和乘积上界。展开这些差的积后,每个中间部分和恰出现两次,正好恢复目标平方。由四个差相等反解根组,再验证它们能作为题设多项式的根,最佳常数便有了实际等号证据。
韦达定理只固定四根之和,而目标含有依次累加的三个因子。把这三个部分和取倒数, 相邻倒数之差恰好分别提取出 ;四个差又有固定和, 因而可直接使用均值不等式,并同时得到等号根组。
由韦达定理,
令
则 。考虑四个正数
它们的和为 ,故由算术--几何平均不等式,
而左边等于
由 (1) 得
即
当四个倒数差都等于 时,
从而
这四个数均为正且和为 ,以它们为根的首一四次多项式确具有题设形式,故 (2) 可以取等号。因此 再大就会在这组根处失效,所求最大值为
四个倒数差均严格为正,均值不等式适用。等号根组逐项相加为 ,并给出 ;代回原比值确为 ,所以既证明了普遍下界, 也证明了最佳性。
连续部分和的乘积若与各段乘积比较,可尝试取部分和的倒数。相邻倒数差会产生 “新增一段除以前后两个部分和”的望远镜结构;当这些差的总和固定时,均值不等式 往往直接给出最佳常数与等号分配。
根和4须转成含端点1和5的四个倒数差,使它们既定和又将目标乘积平方置于分母,随后需反求取等根组并确认可来自原多项式。
易混 2025 年贵州预赛 · P006270
有序链上的相邻结构可用两种不同的预算来拆开:倒数差会望远镜成固定和,相邻比值则把端点关系变成固定积。先看目标需要保留哪种乘积,再决定差量还是比值。
前题用部分和的倒数差提取每一段长度;后题用相邻比值编码顺序,取对数后才得到适合凸性的固定和。
已记下,谢谢!