已知a,b,c是不全相等的正数,求证:2(a^3+b^3+c^3)>a^2(b+c)+b^2(a+c)+c^2(a+b)

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  • 推广1 如果a、b是正数,那么an+bn≥an-1b+abn-1(n∈N且n≥2)(当且仅当a=b时取“=”号).

    如果将a2+b2≥2ab写成a2+b2≥a1b1+a1b1,结合a3+b3≥a2b+ab2,略加比较很容易联想到上面的结论.其证明也是很简单的.

    an+bn-(an-1b+abn-1)=an-1(a-b)+bn-1•(b-a)=(a-b)(an-1-bn-1),

    ∵ a、b为正数,∴ a-b与an-1-bn-1同号或同时为0,即(a-b)(an-1-bn-1)≥0,

    ∴ an+bn≥an-1b+abn-1(当且仅当a=b时取“=”号).

    利用这一结论,证明a3+b3+c3≥3abc(a>0,b>0,c>0),较之原教材所采用的方法,不论是方法的设计(突破),还是化简的过程,都要自然、容易,而且紧紧围绕着a2+b2≥2ab这一重要结论.

    进一步研究还会发现,上述题2与题1是有些不同的,因此有更一般的结论:

    推广2 如果a、b是正数,n∈N且n≥2,那么an+bn≥an-xbx+axbn-x(x∈N,且1≤x≤INT(n/2),其中INT(n)是指不超过n的最大整数)(当且仅当a=b时取“=”号).

    如,已知a、b是正数,则

    a4+b4≥2a2b2; a4+b4≥a3b+ab3;

    a5+b5≥a4b+ab4; a5+b5≥a3b2+a2b3;

    a6+b6≥a5b+ab5;a6+b6≥a4b2+a2b4;

    a6+b6≥2a3b3;a7+b7≥a6b+ab6;a7+b7≥a5b2+a2b5;a7+b7≥a4b3+a3b4.

    当指数超过3时,根据推广2可以得到多个不等式.利用这些不等式,能较易证明一些不等式.如,若x、y为正数,则x4+y4≥(1/2)xy(x+y)2.比较题1和题2不等式的右边,进一步研究又可得到:

    推广3 如果a、b是正数,n∈N且n≥2,那么

    an+bn≥an-1b+abn-1≥an-2b2+a2bn-2≥an-3b3+a3bn-3…(当且仅当a=b时取“=”号),即按a的降幂排列,或者按b的升幂排列.

    如,若a>0,b>0,则a7+b7≥a6b+ab6≥a5b2+a2b5≥a4b3+a3b4.

    对于a+b≥2 ,若将 看成a(1/2)b(1/2),则可以得到另一种形式的推广:

    推广4 如果a、b是正数,n∈N*,p>0,q>0,且p+q=n,那么an+bn≥aqbq+aqbp(当且仅当a=b时取“=”号).

    证明:an+bn-(apbq+aqbp)=ap+q+bp+q-apbq-aqbp=bp+q〔(a/b)p-1〕〔(a/b)q-1〕.

    ①若a=b>0,则(a/b)=1,此时an+bn=apbq+aqbp; ②若a>b>0,则(a/b)>1,此时(a/b)p>1,(a/b)q>1,所以an+bn>apbq+aqbp;

    ③若0<a<b,则0<(a/b)<1,此时0<(a/b)p<1,0<(a/b)q<1,所以an+bn>apbq+aqbp.

    因此,an+bn≥apbq+aqbp(当且仅当a=b时取“=”号)

    例如,设x∈R+,n∈N,求证xn+x-n≥xn-1+x1-n.

    证明:令a=x>0,b=x-1>0,则

    xn+x-n=an+bn≥an-(1/2)b(1/2)+a(1/2)bn-(1/2)=xn-(1/2)•x-(1/2)+x(1/2)x-(n-(1/2))

    =xn-1+x1-n.