专题地图 › 不等式的证明
2008 年河南预赛 · 第 14 题
F3解答题不等式的证明
已知函数 f(x)=x2+x+3,如果对于一切正数 a,b,c,不等式
f(3a+b+c−3abc)≥f(λ(2a+b−ab))
恒成立,求正数 λ 的最大值。
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
外层函数在两个实际输入上严格递增,先把问题降为均值差的最佳比例。
解答
记 A=(a+b+c)/3−3abc,D=(a+b)/2−ab,两者均非负。f(t)=t2+t+3 在 t≥0 严格递增。均值不等式 c+2ab≥33abc 恰好给 A≥2D/3,故 λ=2/3 可行,所有更小的正参数也可行。另一方面,取 a=1,b=4,c=2,有 A=1/3,D=1/2,严格单调性迫使 λ≤2/3。所以最大值为 2/3。
复核
必要性使用了 D>0 的真实构型。若 a=b,则 D=0,该类输入不能单独限制参数;证明没有约掉可能为零的均值差。
方法总结
先核外层函数在实际像域的单调性,再研究内部差量的锐比例,并用非零分母的构型证明最佳性。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
把原不等式转为非负均值差上的递增函数比较,基本不等式给最优比例,另用不相等的合法三元组证明必要性。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:用严格单调比较或还原、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、化成一个变量,或逐项估计再相加