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2003 USAMO 第 5 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 2003 P5 inequality

Let aa, bb, cc be positive real numbers. Prove that

$$

\dfrac{(2a + b + c)^2}{2a^2 + (b + c)^2} + \dfrac{(2b + c + a)^2}{2b^2 + (c + a)^2} + \dfrac{(2c + a + b)^2}{2c^2 + (a + b)^2} \le 8.

$$

aabbcc 为正实数。证明

(2a+b+c)22a2+(b+c)2+(2b+c+a)22b2+(c+a)2+(2c+a+b)22c2+(a+b)28.\dfrac{(2a + b + c)^2}{2a^2 + (b + c)^2} + \dfrac{(2b + c + a)^2}{2b^2 + (c + a)^2} + \dfrac{(2c + a + b)^2}{2c^2 + (a + b)^2} \le 8.

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。2003 年 USAMO P5 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?