题目内容

已知a,b∈R+,下列不等式:①a+b+
1
ab
≥2
2
,②(a+b)(
1
a
+
1
b
)≥4
,③
a2+b2
ab
≥a+b
,④
2ab
a+b
ab
,其中一定恒成立的是
①②③
①②③
(填写序号).
分析:利用a+b≥2
ab
证明①正确;把左边展开后再用基本不等式进行证明②正确;利用平方后作差、变形和判断符号证明③正确;把a+b≥2
ab
取倒数后,再两边同乘以2ab证明出④不正确.
解答:解:由于a,b∈R+,则
①、∵a+b≥2
ab
,当且仅当a=b时取等号,∴2
ab
+
1
ab
≥2
2
成立,故①正确;
②、(a+b)(
1
a
+
1
b
)
=2+
b
a
+
a
b
≥4,当且仅当
b
a
=
a
b
时取等号,故②正确;
③、∵(
a2+b2
ab
)
2
-(a+b)2
=
1
ab
[a4+b4+2a2b2-ab(a+b)2]
=
1
ab
(a4+b4-a3b-ab3)
=
1
ab
[a3(a-b) +b3(b-a)]
=
1
ab
(a-b)2(a2+ab+b2) ]

=
1
ab
(a-b)2[(a+
b
2
)
2
+
3b2
4
) ]
≥0,∴
a2+b2
ab
≥a+b
,故③正确;
④、∵a+b≥2
ab
,当且仅当a=b时取等号,∴
2ab
a+b
2ab
2
ab
=
ab
,故④不对;
故答案为:①②③.
点评:本题考查了基本不等式的应用,结合做差法以及两边平方后再作差,后不等式取倒数等进行证明,注意:“一正、二定、三相等”的说明.
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