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番外 · 题谱 · 1989 · P1

1989 APMO 第 1 题

不等式 · P1/P4 · 起手题

题面据 APMO 可核档案整理;中文题意为本站自译,公式请以原始来源为准。

APMO 1989 P1 inequality

Let x1,x2,,xnx_{1}, x_{2}, \ldots, x_{n} be positive real numbers, and let

S=x1+x2++xnS=x_{1}+x_{2}+\cdots+x_{n}

Prove that

$$

\left(1+x_{1}\right)\left(1+x_{2}\right) \cdots\left(1+x_{n}\right) \leq 1+S+\frac{S^{2}}{2!}+\frac{S^{3}}{3!}+\cdots+\frac{S^{n}}{n!}

$$

x1,x2,,xnx_{1}, x_{2}, \ldots, x_{n} 为正实数,并令

S=x1+x2++xnS=x_{1}+x_{2}+\cdots+x_{n}

证明

(1+x1)(1+x2)(1+xn)1+S+S22!+S33!++Snn!\left(1+x_{1}\right)\left(1+x_{2}\right) \cdots\left(1+x_{n}\right) \leq 1+S+\frac{S^{2}}{2!}+\frac{S^{3}}{3!}+\cdots+\frac{S^{n}}{n!}

提示 1

先猜等号形状,再看同次性、归一化和每一项的量纲。

提示 2

试着把式子拆成均值、柯西、凸性、重排或切线法可处理的块。

提示 3

最后检查等号条件和边界情形是否都与题设兼容。

完整解答

这页先给题面、题型和提示阶梯,完整证明留给读者逐步展开。1989 年 APMO P1 可先归入不等式:第一步把题设翻成对象、条件、目标三行;第二步沿提示寻找不变量、标准构型或关键变形;第三步补齐边界情形,并回到题目原要求核对。

这题适合先独立想一轮再打开提示。不要急着搜索完整解答,先问自己:题面里最硬的限制是哪一句?