一類條件代數不等式統一推廣的拾遺

李汝雁 郭要紅 孟慶利

(安徽師范大學數學計算機科學學院 241000)

文[1]從項數與指數出發，對本刊2009年第8期數學問題1808[2]與2010年第1期數學問題1833[3]進行了如下推廣：

(1)

文[4]從指數出發，對上述問題1808、問題1833與本刊2015年第4期數學問題2238[5]給出了如下推廣：

定理2設a,b>0，且a+b=1，對任意的正整數m,n(m≥2)，則有

(2)

文[6]從指數與項數入手，給出不等式(1)、(2)的一個統一推廣如下：.

(3)

在文[6]的上述定理3的證明中，條件p≥2是必要的，考慮p=1時，(3)式是否成立？我們得到定理3的如下拾遺：

(4)

證明分n=2，q≥3；n=3；n≥4三種情形證明.

(Ⅰ) 當n=2，q≥3時，

其中b0=2q+1-1-(q+1).

當q≥3時，b0>0，

b0+b1=2(2q+1-1)-(q+1)(1+2q)

≤2(2q+1-1)-4(1+2q)

=-6<0，

b0+b1+b2

=3(2q+1-1)-(q+1)(1+2q+2q-1)

≤3(2q+1-1)-4(1+3·2q-1)

=-7<0，…，

b0+b1+b2+…+bq-1

=q(2q+1-1)-(q+1)(1+2q+2q-1+…+22)

=q(2q+1-1)-(q+1)(2q+1-22+1)

=-[2q-1-(q+1)]·22-q-(q+1)<0，

b0+b1+b2+…+bq-1+bq

=(q+1)(2q+1-1)-(q+1)(1+2q+2q-1+…+22+2)

=0.

由b0+b1+b2+…+bq-1+bq=0，得

b0xq+b1xq-1+b2xq-2+…+bq-1x+bq

=(x-1)[b0xq-1+(b0+b1)xq-2+(b0+b1+b2)xq-3+…+(b0+b1+b2+…+bq-1)]

當q=3，因為x∈(0,1)，

b0xq-1+(b0+b1)xq-2+(b0+b1+b2)xq-3+…

+(b0+b1+b2+…+bq-1)

=b0x2+(b0+b1)x+(b0+b1+b2)

=11x2-6x-7

<11x-6x-7

=5x-7<0.

當q>3，因為x∈(0,1)，b0+b1+b2<0,…,b0+b1+b2+…+bq-1<0，

b0xq-1+(b0+b1)xq-2+(b0+b1+b2)xq-3+…

+(b0+b1+b2+…+bq-1)

=[b0x+(b0+b1)]xq-2

<(2b0+b1)xq-2

=[2q+2-2-2(q+1)+2q+1-1-(q+1)2q]xq-2

=[(4-q)-(5+2q)]xq-2<0.

(5)

由(5)式，有

(6)

(7)

將(6)、(7)兩式相加，并注意到a1+a2=1，得

(Ⅲ) 當n≥4，因為

而

(8)

(9)

u=n+2n2+…+(q-1)nq-1+qnq，

nu=n2+…+(q-1)nq+qnq+1，

(1-n)u=n+n2+…+nq-qnq+1

v=q-1+(q-2)n+…+nq-2，

nv=(q-1)n+(q-2)n2+…+nq-1，

(n-1)v=n+n2+…+nq-1-(q-1)

w=nq，

w-v

u+v-w

=(q-1)s≥0，

>0.

所以

(由(8)式)

綜合(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)知，定理4成立.證畢.