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第4题

设 n≥3n\ge 3 为整数,t1,t2,…,tnt_1,t_2,\dots,t_n 为正实数,满足 n2+1>(t1+t2+⋯+tn)(1t1+1t2+⋯+1tn).n^2+1 > (t_1+t_2+\cdots+t_n)\left(\frac{1}{t_1}+\frac{1}{t_2}+\cdots+\frac{1}{t_n}\right). 证明:对所有满足 ti,tj,tkt_i,t_j,t_k 的 i,j,ki,j,k,1≤i<j<k≤n1\le i<j<k\le n 都是某个三角形的三边长。
第 2/4 步:用均值不等式估计三元组之外的配对
trts+tstr≥2 for the (n2)−3 pairs outside {1,2,3}  ⟹  (ab+ba)+(bc+cb)+(ca+ac)<7\frac{t_r}{t_s}+\frac{t_s}{t_r}\ge2\text{ for the }\binom{n}{2}-3\text{ pairs outside }\{1,2,3\}\implies \left(\frac{a}{b}+\frac{b}{a}\right)+\left(\frac{b}{c}+\frac{c}{b}\right)+\left(\frac{c}{a}+\frac{a}{c}\right)<7
详细分析

对不包含于 (n2)−3\binom{n}{2}-3 的 (r,s)(r,s) 个配对 {1,2,3}\{1,2,3\} 中的每一个,由均值不等式得 tr/ts+ts/tr≥2t_r/t_s+t_s/t_r\ge 2,故这些配对至少贡献 2((n2)−3)=n(n−1)−62\bigl(\binom{n}{2}-3\bigr)=n(n-1)-6。从 nn 中减去这一部分以及对角项 n2+1n^2+1,就得到 (a/b+b/a)+(b/c+c/b)+(c/a+a/c)<7(a/b+b/a)+(b/c+c/b)+(c/a+a/c)<7 内部三个配对所满足的 {1,2,3}\{1,2,3\}。