●董 林 (高青縣教研室 山東高青 256300)
近日,筆者發(fā)現了一個代數不等式,若干我們熟知的幾何不等式都是它的推論,現茲錄于下,以饗讀者.
命題若 x1,x2,x3與 y1,y2,y3大小順序異向,且都是正數,對任意正整數u,v,有
證明已知 x1,x2,x3與 y1,y2,y3大小順序異向,且都是正數,根據切貝雪夫(Chebyshev)不等式得
由詹森(Jensen)不等式知根據基本不等式有即不等式(1)成立,證畢.
在不等式(1)中,取 x1=a,x2=b,x3=c,y1=p-a,y2=p-b,y3=p-c,u=v=1,即得推論 1.
推論1 在△ABC中,有
不等式(2)是文獻[1]中的不等式.
在不等式(1)中,取 x1=a,x2=b,x3=c,y1=p-a,y2=p-b,y3=p-c,u=2,v=1,即得推論 2.
推論2 在△ABC中,有
不等式(3)是文獻[2]中的不等式.
在不等式(1)中,取 x1=a,x2=b,x3=c,y1=p-a,y2=p-b,y3=p-c,u=n,v=1,即得推論 3.
推論3 在△ABC中,有
可見,不等式(4)是不等式(2)和不等式(3)的推廣.
在不等式(1)中,取 x1=a,x2=b,x3=c,y1=b+c,y2=c+a,y3=a+b,u=n,v=1,即得推論 4.
推論4 在△ABC中,有
不等式(5)是第28屆IMO競賽試題.
推論5 在△ABC中,有
不等式(6)是文獻[3]中的猜想3.
在不等式(1)中,取 x1=rbrc,x2=rcra,x3=rarb,y1=a,y2=b,y3=c,u=1,v=2,可得推論 6.
推論6 在△ABC中,有
不等式(7)是《數學通報》數學問題1 149.
在不等式(1)中,取 x1=a,x2=b,x3=c,y1=rbrc,y2=rcra,y3=rarb,u=2,v=1,即得推論 7.
推論7 在△ABC中,有
不等式(8)是文獻[1]中的不等式,也是不等式(7)的對偶式.
可得推論8.
推論8 在△ABC中,有
由基本不等式及推論6的證明,知
同理可得
從而不等式(9)強于不等式(8).
在不等式(1)中,取 x1=a,x2=b,x3=c,y1=rbrc,y2=rcra,y3=rarb,u=2n,v=n,即得推論 9.
推論9 在△ABC中,對于任意正整數n,有
不等式(10)是文獻[4]中的不等式,也是不等式(8)的推廣.
在不等式(1)中,取 x1=ra,x2=rb,x3=rc,y1=ha,y2=hb,y3=hc,u=v=1,可得推論 10.
推論10 在△ABC中,有
再由ra+rb+rc=4R+r及不等式(1)就可得不等式(11)成立.
由熟知的 Euler不等式 R≥2r易知,不等式(11)強于文獻[1]中的 H.Demir-D.C.B.Marsh不等式
在不等式(1)中取 x1=ra,x2=rb,x3=rc,y1=ma,y2=mb,y3=mc,u=v=1,結合 ra+rb+rc≥ma+mb+mc[1]可得推論 11.
推論11 在△ABC中,有
不等式(13)是文獻[5]中的不等式.
由平面幾何知識,可知 ma≥hb,mb≥hb,mc≥hc,因此不等式(13)也是不等式(12)的一個加強.
依據不等式(1)還可以將不等式(12)推廣為
推論12 在△ABC中,對于任意正整數n有
在不等式(1) 中,取 x1=an,x2=bn,x3=cn,y1= λ(bn+cn)-an,y2= λ(cn+an)-bn,y3=λ(an+bn)-cn,其中 λ≥2n-1,u=v=1,即得
不等式(15)推廣了1982年Klamkin給出的不等式[6]:
對于任意的λ≥1,有
[1] Bottema O.幾何不等式[M].單墫譯.北京:北京大學出版社,1991.
[2] 宋慶.關于三個幾何不等式[J].中學數學教學參考,1997(10):34-35.
[3] 宋慶,宋光.一個代數不等式與一類幾何不等式[J].中學教研(數學),1999(12):22-25.
[4] 方明.一個代數不等式與一類幾何不等式指數的推廣[J].數學通訊,1999(2):33-34.
[5] 周才凱.一個幾何不等式的加強[J].中等數學,1998(3):27-28.
[6] 宋慶.Klamkin不等式的推廣[J].湖南數學通訊,1997(3):25.