问题 解答题
已知a,b,c均为正数,证明:a2+b2+c2+(
1
a
+
1
b
+
1
c
)2
≥6
3
,并确定a,b,c为何值时,等号成立.
答案

证明:

(证法一)

因为a,b,c均为正数,由平均值不等式得

a2+b2+c2≥3(abc)
2
3
1
a
+
1
b
+
1
c
≥3(abc)-
1
3

所以(

1
a
+
1
b
+
1
c
)2≥9(abc)-
2
3
②(6分)

a2+b2+c2+(

1
a
+
1
b
+
1
c
)2≥3(abc)
2
3
+9(abc)-
2
3

3(abc)

2
3
+9(abc)-
2
3
≥2
27
=6
3

所以原不等式成立.(8分)

当且仅当a=b=c时,①式和②式等号成立.当且仅当3(abc)

2
3
=9(abc)-
2
3
时,③式等号成立.

即当且仅当a=b=c=3

1
4
时,原式等号成立.(10分)

(证法二)

因为a,b,c均为正数,由基本不等式得

a2+b2≥2ab
b2+c2≥2bc
c2+a2≥2ac

所以a2+b2+c2≥ab+bc+ac①

同理

1
a2
+
1
b2
+
1
c2
1
ab
+
1
bc
+
1
ac
②(6分)

a2+b2+c2+(

1
a
+
1
b
+
1
c
)2

≥ab+bc+ac+3

1
ab
+3
1
bc
+3
1
ac

≥6

3
所以原不等式成立.(8分)

当且仅当a=b=c时,①式和②式等号成立,当且仅当a=b=c,(ab)2=(bc)2=(ac)2=3时,③式等号成立.

即当且仅当a=b=c=3

1
4
时,原式等号成立.(10分)

单项选择题
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