专题地图 › 不等式的证明
2011 年天津预赛 · 第 14 题
F4解答题不等式的证明
解答题
设 a,b,c,d,e,f 为实数,且
ax2+bx+c≥dx2+ex+f
对任意实数 x 成立,证明:
4ac−b2≥4df−e2.
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
将绝对值拆成两个非负二次式,再分别证明目标两侧的不等式。
解答
题设等价于两个二次式 (a±d)x2+(b±e)x+(c±f) 在实数域非负。记 u=a+d,v=a−d,w=c+f,z=c−f,α=b+e,β=b−e。全域非负给 u,v,w,z≥0,以及 α2≤4uw,β2≤4vz;即使首项系数为0,线性项也只能为0,这些不等式仍成立。令 D=4ac−b2、E=4df−e2。则
D+E=21[(4uw−α2)+(4vz−β2)]≥0,
D−E=2(uz+vw)−αβ≥4uvwz−∣αβ∣≥0.
两式合起来给 D≥E 且 D≥−E,即
4ac−b2≥∣4df−e2∣.
复核
根式乘积中的四个因子均非负;第二式使用2(uz+vw)≥4sqrt(uzvw)以及|αβ|≤4sqrt(uwvz)。零系数、常数和等号情形都被覆盖,无需假定a>|d|。
方法总结
绝对值二次式约束可拆成两组半正定条件,再用非负量不等式合并。
为什么评为 F4(会透露解法方向)
需将绝对值拆成两个非负二次式,再分别证明目标两侧的不等式。 需完成转化、求解及边界反验。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:作差后证明非负、均值不等式:拆项与配权
专题卡:证明不等式或求最值:两边作差,配成平方