专题地图 › 不等式的证明
2023 年福建预赛
F3填空题不等式的证明
若正实数 a1,a2,a3,a4 满足
a1≥a2a32,a2≥a3a42,a3≥a4a12,a4≥a1a22,
则
a1a2a3a4(a1−a2a32)(a2−a3a42)⋅(a3−a4a12)(a4−a1a22)
的最大值为。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:1/256
解析
思路
以四条约束中的正比值代换,目标会分成四个独立的二次乘积。
解答
令 u1=a2a32/a1,其余三项按原四条不等式同样定义,则 0<ui≤1,且 ∏ui=(a1a2a3a4)2。目标因而等于 ∏i=14ui(1−ui)。由 u(1−u)=1/4−(u−1/2)2≤1/4,目标至多为 1/256。取四个 ai 均为 1/2,四个比值都为二分之一,达到此值。
复核
各差因子非负,所以逐因子估计可直接相乘。比值虽有关联,所选原变量确能同时实现四个取等条件,不是只在代换变量中形式上取等。
方法总结
乘积型约束可用约束比值归一;逐因子界的锐利性须回到原变量核共同构造。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
关键是用四个约束比值同时吸收前置乘积,将全式精确变成四个r(1-r)的乘积并构造等号。
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、齐次式、比值和对称式:归一化或换元,减少变量