每日一题:2020-07-16

每日一题: 2020-07-16

题目: 已知不为零的两组实数a1,a2,a3,…,ana_1,a_2,a_3,\ldots,a_n 和b1,b2,b3,…,bnb_1,b_2,b_3,\ldots,b_n.
请证明: (a12+a22+⋯an2)(b12+b22+⋯+bn2)≥(a1b1+a2b2+⋯anbn)2(a_1^2+a_2^2+\cdots a_n^2)(b_1^2+b_2^2+\cdots+b_n^2)\geq (a_1b_1+a_2b_2+\cdots a_nb_n)^2.

参考思路

设f(x)=(a1x+b1)2+(a2x+b2)2+⋯+(anx+bn)2f(x)=(a_1x+b_1)^2+(a_2x+b_2)^2+\cdots+(a_nx+b_n)^2, 显然有f(x)≥0f(x)\geq 0.
又f(x)=(a12+a22+⋯+an2)x2+2(a1b1+a2b2+⋯+anbn)x+(b12+b22+⋯+bn2)f(x)=(a_1^2+a_2^2+\cdots+a_n^2)x^2+2(a_1b_1+a_2b_2+\cdots+a_nb_n)x+(b_1^2+b_2^2+\cdots +b_n^2).
因为关于xx 的二次函数开口向上, 且恒有f(x)≥0f(x)\geq 0, 因此有Δ≤0\Delta\leq 0, 即
Δ=4(a1b1+a2b2+⋯+anbn)2−4(a12+a22+⋯+an2)(b12+b22+⋯+bn2)≤0\Delta=4(a_1b_1+a_2b_2+\cdots+a_nb_n)^2-4(a_1^2+a_2^2+\cdots+a_n^2)(b_1^2+b_2^2+\cdots +b_n^2)\leq 0.
所以得证.