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第3题

设 nn 为正整数,a1,a2,…,ana_1,a_2,\ldots,a_n 为正实数。证明 ∑i=1n12i(21+ai)2i≥21+a1a2⋯an−12n.\sum_{i=1}^{n}\frac{1}{2^i}\left(\frac{2}{1+a_i}\right)^{2^i}\ge\frac{2}{1+a_1a_2\cdots a_n}-\frac{1}{2^n}.
第 5/5 步:套叠并得出结论
∑i=1nAi(ai)+12n≥A0(a1a2⋯an)\sum_{i=1}^nA_i(a_i)+\frac{1}{2^n}\ge A_0(a_1a_2\cdots a_n)
详细分析

将上一步的 nn 个不等式相加,相邻层之间的公共项全部抵消,只剩下每个左边的第一项以及最高层的项 An(1)=1/2nA_n(1)=1/2^n;由此得到 ∑i=1nAi(ai)+12n≥A0(a1a2⋯an)\sum_{i=1}^nA_i(a_i)+\frac{1}{2^n}\ge A_0(a_1a_2\cdots a_n),这恰好就是 ∑i=1n12i(21+ai)2i≥21+a1a2⋯an−12n\sum_{i=1}^n\frac{1}{2^i}\left(\frac{2}{1+a_i}\right)^{2^i}\ge\frac{2}{1+a_1a_2\cdots a_n}-\frac{1}{2^n},等号当且仅当 a1=a2=⋯=an=1a_1=a_2=\cdots=a_n=1 时取得。