關於代數不等式的初探

2022-03-25 06:07:22 字數 1571 閱讀 4401

張延衛(江蘇省宿遷市教育局,223800)

文[1]給出下述代數不等式:已知a,b,c是正數,abc=1.求證:

1)這個代數不等式形式優美,結論簡潔,給人以強烈的美感.但文[1]給出的證明比較繁難,下面筆者給出不等式(1)的乙個簡證,並給出它的乙個加強,最後再給出它的乙個推廣.

1 簡證

不妨設x=,y=,z=,則xyz=1,不等式(1)化為:

x+y+z

因為 (x+y+z) = x+ y+ z+2(yz+zx+xy )≥3(yz+zx+xy )

所以x+y+z+≥x+y+z+

因此我們只要證明下述不等式即可:

x+y+z+≥42)

設t=x+y+z,則t≥3,不等式(2)化為:

t+≥4.

即 t-4t+9≥03)

因為t≥3,所以有

t-4t+9=t(t-3) +(t-3)(2t-3) ≥0

因此不等式(3)成立,即不等式(1)成立.

2 加強

已知a,b,c是正數,abc=1.則:

+++≥54)

證明: 由於不等式(4)是關於a,b,c對稱的,不妨設a為其中最大者,則a≥1,bc≤1.

記f(a,b,c)= +++.

則f(a,b,c)- f(a, ,)=++--

=-=()[-]

因為bc≤1,a+b+c≥3,a+2≥3,所以有

-≥1->0.

因此 f(a,b,c) ≥f(a, ,).

所以我們只要證明下述不等式即可:

++≥55)

設x=,則a=,0<x≤1.不等式(5)化為

x++≥5

將上式展開,並移項化簡得

2x-10x+11x-5x+2≥06)

因為0<x≤1,所以

2x-10x+11x-5x+2=(x-1)(2x+4x-4x-x+2)

=(x-1)[2x+x(2x-1) +2(1-x)] ≥0.

因此不等式(6)成立,即不等式(4)成立.

因為a+b+c≥3,所以不等式(4)是不等式(1)的加強.

3 推廣

已知a(i=1,2,3,…,n,n≥2)是正數, =1.則:

+≥n+17)

證明:設x=, i=1,2,3,…,n.則=1,不等式(7)化為:

+≥n+18)

我們可以證明:()≥n().(請讀者自證)

因此我們只要證明下述不等式即可:

+≥n+19)

設t=,易證t≥n.則不等式(9)化為:

t+n≥(n+1)t10)

由算術—幾何平均不等式,可得

+ n≥nt

又因為t≥n,可得≥t.

所以有(+ n)+≥nt+ t=(n+1)t

即不等式(10)成立.

因此,不等式(7)成立,其中等號當且僅當a=1(i=1,2,3,…,n)的時候成立.

4 問題

我們要問:當正數λ取什麼最大值時,下述不等式成立:

已知a(i=1,2,3,…,n,n≥2)是正數, =1.則:

+≥n11)

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