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问题: 一个不等式

题 设P是△ABC内部任意一点,过P点作PD⊥BC,PE⊥CA,PF⊥AB分别交BC,CA,AB于D,E,F,k>1。
求证:
PA/(PA+kPD)+PB/(PB+kPE)+PC/(PC+kPF)≥6/(2+k)

解答:

题 设P是△ABC内部任意一点,过P点作PD⊥BC,PE⊥CA,PF⊥AB分别交BC,CA,AB于D,E,F,k>1。
求证:
PA/(PA+kPD)+PB/(PB+kPE)+PC/(PC+kPF)≥6/(2+k)


证明 设△PBC,△PCA,△PAB的面积分别为x/2,y/2,z/2,
令BC=a,CA=b,AB=c。
则有:a*PA≥y+z,b*PB≥z+x,c*PC≥x+y。
a*PD=x,b*PE=y,c*PF=z。
所以得:
PA/(PA+kPD)≥(y+z)/(y+z+kx) ,
PB/(PB+kPE)≥(z+x)/(z+x+ky) ,
PC/(PC+kPF)≥(x+y)/(x+y+kz) 。
故欲证所证不等式,只需证:
(y+z)/(y+z+kx)+(z+x)/(z+x+ky)+(x+y)/(x+y+kz)≥6/(2+k) (1)

(1)式化简整理为:
[k(y-x)+k(z-x)]/(y+z+kx)+[k(z-y)+k(x-y)]/(z+x+ky)+[k(x-z)+k(x-y)]/(x+y+kz)≥0

上式整理为:
k(k-1){(y-z)^2/[(x+y+kz)(z+x+ky)]+(z-x)^2/[(y+z+kx)(x+y+kz)]
+(x-y)^2/[(z+x+ky)(y+z+kx)]}≥0

当k≥1时,上式显然成立,故不等式(1)成立。