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问题: 设a>o,b>0,a+b=1,(1) 证明:ab+1/ab≥4(1/4)

设a>o,b>0,a+b=1,
(1) 证明:ab+1/ab≥4(1/4)
(2) 探索猜想,并将结果填在以下括号内
a2b2+1/a2b2≥();a3b3+1/a3b3≥()
(3) 由(1)(2)归纳出更一般的结论,并加以证明。

解答:

(1)a>0,b>0,根据均值定理,得 √(ab)≤(a+b)/2,
根据 a+b=1,得 √(ab)≤1/2,ab≤1/4.
在0<x<1时,f(x)=x+1/x 单调减少,
所以根据 ab≤1/4,就有 f(ab)≥f(1/4),即ab+1/ab≥4+(1/4);
其中等号在 a=b=1/2 时成立。


(2)(ab)^2+1/(ab)^2≥16+(1/16);
(ab)^3+1/(ab)^3≥64+(1/64)。
其中等号在 a=b=1/2 时成立。

(3)n≥1时,有(ab)^n+1/(ab)^n≥4^n+4^(-n)。
在0<x<1时,f(x)=x+1/x 单调减少,
所以根据 ab≤1/4<1 及 n≥1,就有 (ab)≤1/(4^n)<1,
f[(ab)^n]≥f(1/4^n),即 (ab)^n+1/(ab)^n≥4^n+4^(-n);
其中等号在 a=b=1/2 时成立。