用构造局部不等式法证明不等式
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用构造局部不等式法证明不等式
有些不等式的证明,若从整体上考虑难以下手,可构造若干个结构完全相同的局部不等式,逐一证明后,再利用同向不等式相加的性质,即可得证。
例1. 若a b R ,∈*,a b +=2,求证:212123a b +++≤
分析:由a ,b 在已知条件中的对称性可知,只有当a b ==1,即213a +=时,等号才能成立,所以可构造局部不等式。 证明:213321333213233
2a a a a +=+≤++=+···()() 同理,2133
2b b +≤+() ∴212133233223a b a b +++≤
+++=()()
例2. 设x x x n 12,,…,是n 个正数,求证:x x x x x x x x x x n n n 1222231221
12++++≥+-… ++…x n 。
证明:题中这些正数的对称性,只有当x x x n 12===…时,等号才成立,构造局部不等式如下: x x x x x x x x x x x x x x x x n n n n n n 122212233212121
12222+≥+≥+≥+≥--,,…,,。 将上述n 个同向不等式相加,并整理得:
x x x x x x x x x x x n n n n 1222231221
12++++≥+++-……。
例3. 已知a a a n 12,,…,均为正数,且a a a n 121+++=…,求证:
a a a a a a a a a n n 121222232112
++++++≥…。
证明:因a a a n 12,,…,均为正数,故a a a a a a 12121214
+++≥, a a a a a a a a a a a a n n n n 222323221144
+++≥+++≥,…,。 又∵a a a a a a a a a n n 12231124441212
++++++=+++=……(), ∴把以上各个同向不等式相加,整理得:
a a a a a a a a a a a a n n n 12122223211212
1+++++++≥+++=…… 故a a a a a a a a a n n 121222232112
++++++≥…。
例4. 设a b c R ,,∈*,且abc =1,求证:
111333a b c b c a c a b ()()()+++++≥32。 (第36届IMO )
证明:由a ,b ,c 在条件中的对称性知,只有当a b c ===1时,才有可能达到最小值32,此时刚好1412
3a b c b c bc ()+=+=。所以,可构造如下局部不等式。 ∵14214133a b c b c bc a bc a
()+++≥=, 14214133b a c a c ac b ac b
()+++≥=, 14214133c a b a b ab c ab
c ()+++≥=, ∴
11111114333a b c b c a c a b a b c b c bc a c ac a b ab ()()()()()+++++≥++-+++++ =++≥=1211132132
3()a b c abc 例5. 设a b c R ,,∈*,且a b c ++=2,求证:a b c b c a c a b
222
1+++++≥。
证明:由a ,b ,c 在条件中的对称性知,只有当a b c ===23
时,才可能达到最小值1,此时刚好a b c b c 24
+=+。所以,可构造如下局部不等式。 ∵a b c b c a b c a c a b c a b a b c 222444
+++≥+++≥+++≥,, ∴a b c b c a c a b a b c a b c 22212
++++++++≥++() 即a b c b c a c a b 222
1+++++≥