题目内容

14.已知A=$\frac{3}{{\frac{1}{p}+\frac{1}{q}+\frac{1}{s}}}$,B=$\frac{p+q+s}{3}$( p,q,s∈(0,+∞))
(Ⅰ)分别就$\left\{{\begin{array}{l}{p=1}\\{q=1}\\{s=1}\end{array}}$和$\left\{{\begin{array}{l}{p=1}\\{q=2}\\{s=1}\end{array}}$判断A与B的大小关系,并由此猜想:对于任意的正数p,q,s,A与B的大小关系及等号成立的条件;
(Ⅱ)请证明你的猜想.

分析 (1)计算$\left\{{\begin{array}{l}{p=1}\\{q=1}\\{s=1}\end{array}}\right.$和$\left\{{\begin{array}{l}{p=1}\\{q=2}\\{s=1}\end{array}}\right.$时,对应A的值,由此猜想:A≤B,当且仅当p=q=s时取得等号;
(2)用分析法证明结论成立即可.

解答 解:(1)当$\left\{{\begin{array}{l}{p=1}\\{q=1}\\{s=1}\end{array}}\right.$时,A=B=1,…(1分)
当$\left\{{\begin{array}{l}{p=1}\\{q=2}\\{s=1}\end{array}}\right.$时,$A=\frac{6}{5}<B=\frac{4}{3}$;…(3分)
对于任意的p,q,s∈(0,+∞),
猜想:A≤B,当且仅当p=q=s时取得等号;…(6分)
(2)证明如下:对于p,q,s∈(0,+∞),
要证$\frac{3}{{\frac{1}{p}+\frac{1}{q}+\frac{1}{s}}}≤\frac{p+q+s}{3}$成立,…(7分)
只需证:$9≤(p+q+s)(\frac{1}{p}+\frac{1}{q}+\frac{1}{s})$,
只需证:$9≤3+\frac{p}{q}+\frac{p}{s}+\frac{q}{p}+\frac{q}{s}+\frac{s}{p}+\frac{s}{q}$,
即证:$6≤(\frac{p}{q}+\frac{q}{p})+(\frac{p}{s}+\frac{s}{p})+(\frac{q}{s}+\frac{s}{q})$(*);…(10分)
∵对于p,q,s∈(0,+∞),有$\frac{p}{q}+\frac{q}{p}≥2$,
同理:$\frac{p}{s}+\frac{s}{p}≥2,\frac{q}{s}+\frac{s}{q}≥2$;
∴不等式(*)显然成立;…(11分)
要使(*)的等号成立,必须p=q=s时等号成立;
 所以原不等式成立.…(12分)
(其他证明方法酌情给分)

点评 本题考查了推理与证明的应用问题,也考查了归纳猜想的应用问题,是综合性题目.

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