第1题:当画出上面这个图估计证明就很简单了.∵$S_(△BCM)=S_(△ABN)=frac{1}{2}S_(四边形ABCD)$,
即$S_(△BMN)+S_(△CMN)=S_(△BMN)+S_(△AMN)=frac{1}{2}S_(四边形ABCD)$,
即$S_(△CMN)=S_(△AMN)$,∴MN‖AC(看来是MN平分一条对角线BD,平行另一条对角线AC).
过点D作PQ‖AC,交BA的延长线于点P,交BC的延长线于点Q,则PQ‖AC‖MN,
∴$S_(△BCM)=S_(四边形ADCM)=S_(△ADC)+S_(△ACM)=S_(△PAC)+S_(△ACM)=S_(△PCM)$,
PM=BM,同理BN=CQ(这个同理不写也已得出MN是△BPQ的中位线),即MN是△BPQ的中位线,设BD交MN于点H,则BH=HD.
第3题证明:$frac{a-bc}{a+bc}+frac{b-ca}{b+ca}+frac{c-ab}{c+ab}≤frac{3}{2}$,
等价于$frac{(a+bc)-2bc}{a+bc}+frac{(b+ca)-2ca}{b+ca}+frac{(c+ab)-2ab}{c+ab}≤frac{3}{2}$,
等价于$1-frac{2bc}{a+bc}+1-frac{2ca}{b+ca}+1-frac{2ab}{c+ab}≤frac{3}{2}$,
等价于$frac{2bc}{a+bc}+frac{2ca}{b+ca}+frac{2ab}{c+ab}≥frac{3}{2}$,
等价于$frac{2bc}{1-b-c+bc}+frac{2ca}{1-c-a+ca}+frac{2ab}{1-a-b+ab}≥frac{3}{2}$,
等价于$frac{2bc}{(1-b)(1-c)}+frac{2ca}{(1-c)(1-a)}+frac{2ab}{(1-a)(1-b)}≥frac{3}{2}$,
等价于$4bc(1-a)+4ca(1-b)+4ab(1-c)≥3(1-a)(1-b)(1-c)$,
等价于$(4bc-4abc)+(4ac-4abc)+(4ab-4abc)≥3-3a-3b-3c+3ab+3bc+3ca-3abc$,
等价于$bc+ac+ab≥9abc$,
等价于$frac{bc+ac+ab}{abc}≥9$,
等价于$frac{1}{a}+frac{1}{b}+frac{1}{c}≥9$,
等价于$frac{1}{frac{1}{a}+frac{1}{b}+frac{1}{c}}≤frac{1}{9}$,
等价于$frac{3}{frac{1}{a}+frac{1}{b}+frac{1}{c}}≤frac{1}{3}=frac{a+b+c}{3}$,
而此即HM≤AM,(Harmonic mean调和平均≤Arithmetic mean算术平均),当且仅当$a=b=c=frac{1}{3}$时取等号.
注:HM≤GM≤AM≤QM
Harmonic mean调和平均:$HM=frac{n}{frac{1}{x_1}+frac{1}{x_2}+……+frac{1}{x_n}}$,
Geometric mean几何平均:$GM=^nsqrt{x_1x_2……x_n}$,
Arithmetic mean算术平均:$AM=frac{x_1+x_2+……+x_n}{n}$,
Quadratic mean平方平均:$QM=sqrt{frac{x_1^2+x_2^2+……+x_n^2}{n}}$.