专题地图 › 不等式的证明
2016 年河北预赛 · 第 12 题
F3解答题不等式的证明
已知非负实数 a,b,c 满足 a+b+c=1,记
S=1+a1+1+b1+1+c1.
求证:
49≤S≤25.
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
下界合并正分母,上界则用单位区间上的直线支撑。
解答
柯西不等式给 S≥9/[(1+a)+(1+b)+(1+c)]=9/4,在三数均为 1/3 时取等。对 0≤t≤1,有 1−t/2−1/(1+t)=t(1−t)/[2(1+t)]≥0,所以 S≤3−(a+b+c)/2=5/2,由 (a,b,c) 为 (1,0,0) 的任意排列取等。因此 9/4≤S≤5/2。
复核
三变量非负且和为一,确都落在支撑直线适用的闭区间内。两个端界的取等组不同,均符合原条件;不能将允许的零变量误删。
方法总结
正分母和已知时可用柯西给下界;单变量真实区间上的直线比较可给另一方向的上界。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
倒数和的两侧分别使用Cauchy和区间弦界,取等分别对应内部均分与边界顶点。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:柯西不等式与投影、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、平方和与线性式、分式和互相估计:用柯西不等式