不等式证明的新方法

沈虎跃
不等式证明灵活多变,方法众多,问题解决的过程中通常各种方法彼此交叉使用,但有时效果并不理想,因为有些问题蕴涵着新的思想,并不是“强攻”就能见效的,更何况在解决问题的过程中有个好的想法是极其重要的.像抽屉原理一般运用在组合、数论等一些离散数学 中,如果我们将它运用到不等式的证明中,有时却会产生意想不到的效果.
例1 已知实数x,y满足x+y=1,求证:xy≤14.
对此问题本身很简单,解决的方式也很多,我们利用抽屉原理构造不等式,将直达问题的 本质,证法方便、快捷.
证明:由于x+y=1,故由抽屉原理可知x,y在12的异侧(或在12处),
即(x-12)(y-12)≤0,这样xy-12(x+y)+14≤0趚y≤12(x+y)-14趚y≤14.
所以,原不等式成立,当且仅当x=y=12时取等号.
例2 求证:对于任意的正实数a,b,c,都有aa2+b2+bb2+c2+cc2+a2≤322.
这是2004年第4届中国西部数学奥林匹克第8题[1]的右边不等式,本届竞赛最难的一部分,原解答显得晦涩,冗长,但若将抽屉原理运用到不等式的证明中,此题解决起来却是酣畅淋漓.
证明:由抽屉原理可知aa2+b2,bb2+c2,cc2+a2至少有两个在22的同侧(或在22处),不妨设aa2+b2,bb2+c2在22的同侧(或在22处),
则(aa2+b2-22)(bb2+c2-22)≥0,
即22(aa2+b2+bb2+c2)≤aa2+b2?bb2+c2+12,
故22(aa2+b2+bb2+c2+cc2+a2)≤12+aa2+b2?bb2+c2+c2(c2+a2)≤12+abab+bc+ca+c=32.
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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