专题地图 › 不等式的证明
2025 年山东预赛
三元正数分式的最小值
F3填空题不等式的证明
已知正数 a,b,c 满足 abc>1,则
abc−1abc(a+b+c+8)
的最小值为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:16
解析
思路
把原式记为新变量 λ 后,原分式关系会变成四个正数之和,恰可使用四元均值不等式。
解答
令
λ=abc−1abc(a+b+c+8)>0.
整理得
a+b+c+abcλ=λ−8.
由均值不等式,
λ−8≥44abc⋅abcλ=44λ.
令 t=4λ>0,则
t4−4t−8=(t−2)(t3+2t2+4t+4)≥0.
第二个因子恒正,所以 t≥2,即 λ≥16。当 a=b=c=2 时等号成立,故最小值为 16。
复核
等号点满足 abc=8>1,且四个均值项 a,b,c,λ/(abc) 均为 2;代入原式确得 16。
方法总结
分母含“乘积减一”的正数最值题,可把整个分式设为参数,再把参数的一部分移回分母,制造乘积固定的若干正数之和。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
需把目标值设为lambda并移项,创造四个乘积固定的正项,再由四次因式分解确定下界。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:均值不等式:拆项与配权
专题卡:正数的和与积互相估计:拆项配平,用基本不等式