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寻求AOPS长期未决不等式的简洁代数证明

寻求AOPS长期未决不等式的简洁代数证明

我发现下面这个不等式在AOPS上已经悬而未决很久了,形式非常优美,我自己尝试过证明,但一直没成功:

对任意正数$a,b,c$,证明:
$$\sqrt{\frac{2(a2+b2+c^2)}{ab+bc+ca}}+\sqrt{\frac{a+b}{c}\cdot\frac{b+c}{a}\cdot\frac{c+a}{b}}\ge \sqrt{\frac{a+b}{c}}+\sqrt{\frac{c+b}{a}}+\sqrt{\frac{a+c}{b}}.$$

这个问题还有对应的几何等价形式:
$$\sum_{cyc}\sin\frac A2 \le 1 + \sqrt{\frac {s^2 - 8Rr - 2r^2}{2R(4R + r)}}.$$

我更倾向于用代数方法来证明它。考虑到等号在$a=b=c$时成立,而且$a2+b2+c^2\ge ab+bc+ca$,我一开始尝试证明一个更强的不等式:
$$\sqrt{2}+\sqrt{\frac{a+b}{c}\cdot\frac{b+c}{a}\cdot\frac{c+a}{b}}\ge \sqrt{\frac{a+b}{c}}+\sqrt{\frac{c+b}{a}}+\sqrt{\frac{a+c}{b}}.$$

接着我做了变量替换:
$$x=\sqrt{\frac{a+b}{c}};y=\sqrt{\frac{c+b}{a}};z=\sqrt{\frac{a+c}{b}}$$
显然$x,y,z>0$,而且可以推出$xyz\ge 2\sqrt{2}$。这样原更强不等式就转化为要证明:
$$\sqrt{2}+xyz\ge x+y+z.$$

不过现在我发现这个更强的不等式是不成立的,卡在这儿了。

如果有人能帮忙证明或推翻我提出的这个不等式,或者分享任何相关的思路和想法,我都会非常感激。另外,感谢@RiverLi提供的证明,但那个证法难度较高,有没有更简洁优雅的证明思路呢?

备注:内容来源于stack exchange,提问作者user979185

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最近更新时间:2026.04.20 11:44:34