专题地图 › 不等式的证明
2024 年江西预赛
F3解答题不等式的证明
实数 a,b,c 满足 ab+bc+ca=44,求
(a2+4)(b2+4)(c2+4)
的最小值。
作答
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。
解析
思路
使用三元恒等式把目标拆成两个平方,其中一个平方由约束完全固定。
解答
恒等式
(a2+4)(b2+4)(c2+4)=(abc−4a−4b−4c)2+4(ab+bc+ca−4)2
可由展开直接验证。由 ab+bc+ca=44,得到
(a2+4)(b2+4)(c2+4)≥4(44−4)2=6400.
取 (a,b,c)=(2,4,6) 时,ab+bc+ca=44,且
abc=48=4(a+b+c),
故第一个平方为零,等号成立。因此最小值为
6400.
复核
等号组三数均为实数,目标值为 8⋅20⋅40=6400。
方法总结
三个形如 a2+t2 的因子相乘时,可寻找复数乘积的实、虚部平方和恒等式,使对称约束直接进入一个平方项。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
关键是将三因子乘积写成两个平方之和以利用已知对称式,再解零平方条件取到等号。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:作差后证明非负
专题卡:证明不等式或求最值:两边作差,配成平方