“1”在基本不等式中的巧用

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  在用基本不等式a+b≥2ab(a,b∈R+)解题时,如果能配凑常数,特别是巧妙用“1”,可使解题新颖别致,令人耳目一新.下面从几个方面举例说明.
  
  一、巧加“1”
  
  例1 设a,b∈
  R+,a+b=2,求证a+b≤2.
  
  证明:
  a+1≥2a,b+1≥2b,相加得(a+b)+2
  ≥2(a+b),
  从而a+b≤2.
  
  点评:本例采用加“1”,是因为取等号的条件是a=1,b=1,故将a,b分别配加上1,再用基本不等式.
  
  二、巧乘“1”
  
  例2 设a,b∈R+,a3+b3=2,求证a+b≤2.
  
  证明: a+b=a×1×1+b×1×1≤a3+13+13 3
  +b3+13+13 3
  =a3+b3+4 3=2.
  
  点评:本例证明中,为了应用上已知条件
  a3+b3=2并注意到是立方的式子,故想到用三个正数的基本不等式:a3+b3+c3≥3abc(a,b,c∈R+).本题取等号的条件是a=b=1,为此将a、b分别匹配上相等的两个1.三个正数基本不等式的证明见文尾附.
  
  三、巧拆“1”
  
  例3 设a、b∈R+,a+b=4,求证(1+
  1 a)(1+1 b)≥9 4.
  
  分析:注意取等号的条件是a=b=2,此时
  
  1 a=1 2,
  
  1 b=1 2,故应将1均等拆分.
  
  证明:1+1 a
  =1 2+1 2
  +1 a≥33[]1 22a.
  同理
  1+1 b≥33[]1 22b.
  
  两式相乘,得
  (1+1 a)(1+1 b)≥9
  3[]1 42ab.
  又由4=a+b≥2ab1 ab
  ≥1 4,故1 42ab≥1 43,从而(1+1 a)(1+1 b)≥9 4.
  
   
  
  点评:本例证明中用了三个正数基本不等式的另一形式: a+b+c≥
  33[]abc.
  
  四、拆成“1”
  
  例4 设a、b、c∈
  R+,abc=1,求证(a+2)(b+2)(c+2)≥27.
  
  证明:观察到取等号的条件是a=b=c=1,故将常数2拆分成两个1.
  a+2=a+1+1≥33[]a,同理b+2≥
  
  33[]b,c+2≥33[]c.
  三式相
  
  乘,(a+2)(b+2)(c+2)≥273[]abc=27.
  
  五、凑成和为“1”
  
  例5 设a、b、c∈R+,a+b+c=1,求证a2+b2+c2≥
  1 3.
  
  证明:注意到取等号的条件是
  a=b=c=1 3,那么a2=b2=c2=1 9,故有
  a2+1 9≥2a2 9
  =2 3a.同理b2+1 9≥
  2 3b,b2+1 9
  ≥2 3c. 三式相加,a2+b2+c2+1 3≥
  2 3(a+b+c)=2 3,从而得a2+b2+c2
  
  ≥1 3.
   
  
  六、凑成积为“1”
  
  例6 设a、b∈R+,a+b=1,求证
  1 a2+1 b2≥8.
  
  证明 1 a2 +
  1 b2=(a+b)2(1 a2+
  1 b2)≥(2ab)2•
  
  21 a2b2=8(ab•1 ab)=8.
  
  点评:本例证明中,为实现积为1,即能够约分,用
  1=(a+b)2作为因式,这是实现目标的关键.本例若求证
  
  1 a3+1 b3≥16,又该如何应用条件a+b=1
  ?
  
  请思考下列两题:
  1.设a、b∈R+,a+b=2,求证a3+b3≥2.
  2.设a、b∈R+,a+b=1,求证:(1)(2+
  
  b a )(2+a b)≥9;(2)
  1 a+1 b
  ≥22.
  
  
  附a3+b3+c3≥3abc(a、b、c∈R+)的证明.
  a3+b3≥2a3b3=2abab,c3+abc≥2c3abc=2c2ab.
  
  两式相加,得a3+b3+c3+abc≥2ab(ab+c2)≥2ab•2abc2=4abc,
  
  从而a3+b3+c3≥3abc.上式取等号的条件是a=b=c.
  
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