联赛

一个六元不等式

阅读提示:
如果是移动端阅读,可能会发生公式截断的问题,需要将设备横屏变为宽屏模式才能正常阅读.毕竟数学内容不同于纯文字.
另外,网站采用mathjax渲染latex代码,qq或者微信内置浏览器第一次打开可能会只显示源码不作处理.需要退出后再次打开才能正确渲染,其他浏览器应无问题.

证明:若实数 $a$ 、 $b$ 、 $c$ 满足 $6(b c+c a+a b) \geq 5\left(a^2+b^2+c^2\right)$ ,则对实数 $x$ 、 $y$ 、 $z$ ,有\[    a^2(x-y)(x-z)+b^2(y-z)(y-x)+c^2(z-x)(z- y) \geq 0\]

    考虑\[        6ab \ge 5(a^2+b^2+c^2)-6ac-6bc=5(a-\frac{3}{5}c)^2+5(b-\frac{3}{5}c)^2+\frac{7}{5}c^2 \ge 0    \]
    若$a=0$,显然可得$b=c=0$,下面仅考虑$abc \ne 0$的情况
    此时$a,b,c$任意两个均同号
    不妨设$a,b,c$均为正实数,否则全部反号不影响题目.则有    \begin{gather}        6(a+b)c+\frac{3}{2}(a+b)^2 \ge 6(bc+ca+ab)        \ge 5(a^2+b^2+c^2) \ge 5\times \frac{(a+b)^2}{2}+5c^2\\        (a+b)^2-6(a+b)c+5c^2 \le 0\\        c \le a+b \le 5c    \end{gather}        考虑到将$x,y,z$同时加上一个数原式不变,不妨设$z=0$,则原式化为    \[        a^2 x^2+(c^2-a^2-b^2)xy+b^2 y^2 \ge 0        \]
    只需证    \[        \Delta=(c^2-a^2-b^2)^2-4a^2 b^2=-(a+b+c)(a+b-c)(b+c-a)(c+a-b) \le 0    \]
    而这是显然的,所以原不等式成立.