設a1,a2,…,an都是正數(shù).試證:
a
2
1
a2
+
a
2
2
a3
+…+
a
2
n-1
an
+
a
2
n
a1
≥a1+a2+…+an.①
分析:首先證明最簡單的情況,即n=3時,利用配方法根據(jù)任何數(shù)的平方一定是非負數(shù)即可證明,然后把證明的方法推廣到一般的情況即可.
解答:證明:欲證①成立,先考慮最簡單的情形,設n=3,即證
a
2
1
a2
+
a
2
2
a1
+
a
2
3
a1
≥a1+a2+a3…②
把②變形為
a
2
1
a2
-a1
2+(
a
2
2
a3
-a2
2+(
a
2
3
a1
-a3
2≥0…③
即證
a1
a2
(a1-a2)
+
a2
a3
(a2-a3)
+
a3
a1
(a3-a1)
≥0…④
由于④中左邊有(a1-a2),(a2-a3),(a3-a1),其和為零,因此,我們猜想:若④式左邊相加,其和不小于(a1-a2),(a2-a3),(a3-a1)之和即可.為此,我們證更簡單的事實.
設a,b是任意正整數(shù),則有
a
b
(a-b)≥(a-b)
…⑤
事實上,由(a-b)2≥0有
a2-ab≥ab-b2
所以a(a-b)≥b(a-b)
所以
a
b
≥(a-b)
根據(jù)⑤,④顯然成立,因為
a1
a2
(a1-a2)
+
a2
a3
(a2-a3)
+
a3
a1
(a3-a1)
≥(a1-a2)+(a2-a3)+(a3-a1)≥0,
從而③式成立,②式成立.
剩下來的工作是把②式推到一般情形①,這是很容易的.因為根據(jù)⑤,①式必然成立,因為
a1
a2
(a1-a2)+
a2
a3
(a2-a3)
+…+
an-1
an
(an-1-a2)
+
an
a1
(an-a1)
≥(a1-a2)+(a2-a3)+…+(an-1-an)+(an-a1)=0
點評:本題主要考查了不等式的證明,把所證的式子轉(zhuǎn)化為與所證的式子的等價情況是解題的關(guān)鍵.
練習冊系列答案
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