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番外 · 题谱 · 2011 · P1

2011 USAMO 第 1 题

不等式 · P1/P4 · 起手题

题面据 USAMO 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。

USAMO 2011 P1 inequality

Let aa, bb, cc be positive real numbers such that a2+b2+c2+(a+b+c)24a^2 + b^2 + c^2 + (a + b + c)^2 \le 4. Prove that

$$

\frac{ab + 1}{(a + b)^2} + \frac{bc + 1}{(b + c)^2} + \frac{ca + 1}{(c + a)^2} \ge 3.

$$

aabbcc 为正实数,使得 a2+b2+c2+(a+b+c)24a^2 + b^2 + c^2 + (a + b + c)^2 \le 4。证明

ab+1(a+b)2+bc+1(b+c)2+ca+1(c+a)23.\frac{ab + 1}{(a + b)^2} + \frac{bc + 1}{(b + c)^2} + \frac{ca + 1}{(c + a)^2} \ge 3.

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。2011 年 USAMO 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?