专题地图 › 不等式的证明
2008 年湖北预赛 · 第 10 题
F4填空题不等式的证明
已知三个正数 a,b,c 满足 a≤b+c≤3a,3b2≤a(a+c)≤5b2,则 ab−2c 的最小值是 。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:−18/5
解析
思路
齐次化为两个正变量,按两条上边界的交点分情况估计。
解答
令 u=b/a>0,v=c/a>0。条件给 1≤u+v≤3 及 3u2≤1+v≤5u2,特别有 v≤3−u、v≤5u2−1。若 u≥4/5,则 u−2v≥3u−6≥−18/5。若 0<u≤4/5,则 u−2v≥u−10u2+2=−18/5+(4/5−u)(10u+7)≥−18/5。取 (a,b,c)=(5,4,11),原条件全部成立,且 (b−2c)/a=−18/5。故最小值为 −18/5。
复核
等号构造中 b+c=15=3a,a(a+c)=80=5b2≥3b2=48。两种u范围覆盖全部正数,没有将局部边界误作全局最值。
为什么评为 F4(会透露解法方向)
作者独立评为F4:齐次化为两个正变量,按两条上边界的交点分情况估计。 需要多步转换、严格边界及等号构造。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:齐次式取比例,归一化、最大最小问题中让几项取平衡
专题卡:恒成立最佳常数与最大最小值:压到边界,比较各段