高中奥数 2022-03-16

2022-03-16-01

(来源: 数学奥林匹克小丛书 第二版 高中卷 不等式的解题方法与技巧 苏勇 熊斌 证明不等式的基本方法 P056 习题01)

已知.求的最小值.

令,,,则

原式.

2022-03-16-02

(来源: 数学奥林匹克小丛书 第二版 高中卷 不等式的解题方法与技巧 苏勇 熊斌 证明不等式的基本方法 P056 习题02)

若椭圆经过点,求的最小值.

不妨设,,令,,其中,则
\begin{aligned} \left(m+n\right)^{2}&=\left(\dfrac{a}{\cos \alpha}+\dfrac{b}{\sin \alpha}\right)^{2}\\ &=\dfrac{a^{2}}{\cos ^{2}\alpha}+\dfrac{b^{2}}{\sin ^{2}\alpha}+\dfrac{2ab}{\sin \alpha\cos \alpha}\\ &=a^{2}\left(1+\tan ^{2}\alpha\right)+b^{2}\left(1+\dfrac{1}{\tan ^{2}\alpha}\right)+\dfrac{2ab\left(1+\tan ^{2}\alpha\right)}{\tan \alpha}, \end{aligned}
记,则,故
\begin{aligned} \left(m-n\right)^{2}&=\left(a^{2}+b^{2}\right)+a^{2}t^{2}+\dfrac{b^{2}}{t^{2}}+\dfrac{2ab}{t}+2abt\\ &=a\left(at^{2}+\dfrac{b}{t}+\dfrac{b}{t}\right)+b\left(\dfrac{b}{t^{2}}+at+at\right)+\left(a^{2}+b^{2}\right)\\ &\geqslant a\cdot 3\sqrt{3b^{2}}+b\cdot 3\sqrt{a^{2}b}+\left(a^{2}-b^{2}\right). \end{aligned}
因此,等号当时成立.

注:也可以用Cauchy不等式来解.

由于,故
\begin{aligned} &\left(a^{\frac{2}{3}}+b^{\frac{2}{3}}\right)^{\frac{1}{2}}\left(\dfrac{a}{\cos \alpha}+\dfrac{b}{\sin \alpha}\right)\\ \geqslant &\left(a^{\frac{1}{3}}\cos \alpha+b^{\frac{1}{3}}\sin \alpha\right)\left(\dfrac{a}{\cos \alpha}+\dfrac{a}{\sin \alpha}\right)\\ \geqslant &\left(a^{\frac{2}{3}}+b^{\frac{2}{3}}\right)^{2} \end{aligned}
即,且当时等号成立.

2022-03-16-03

(来源: 数学奥林匹克小丛书 第二版 高中卷 不等式的解题方法与技巧 苏勇 熊斌 证明不等式的基本方法 P056 习题03)

在中,求证:

证明

设,,,,则,且,,,故原不等式等价于,即,显然成立.

2022-03-16-04

(来源: 数学奥林匹克小丛书 第二版 高中卷 不等式的解题方法与技巧 苏勇 熊斌 证明不等式的基本方法 P056 习题04)

设,求证:

证明

设,,.则、、可组成一个三角形,设其面积为,外接圆半径为,则易见原不等式等价于.

由,因此原不等式成立.

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