高中数学第三讲柯西不等式与排序不等式3.3排序不等式自主训练新人教A版选修4_5

三 排序不等式知识梳理1.基本概念设a 1<a 2<a 3<…<a n ,b 1<b 2<b 3<…<b n 是两组实数，c 1,c 2,c 3, …,c n 是数组b 1,b 2, …,b n 的任何一个排列，则S 1=a 1b n +a 2b n-1+…+a n b n 叫做数组（a 1,a 2, …,a n ）和(b 1,b 2, …b n ）的和_______；S 2=a 1b 1+a 2b 2+…+a n b n 叫做数组（a 1,a 2, …a n ）和(b 1,b 2, …，b n )的_______和;S=a 1c 1+a 2c 2+…+a n c n 叫做数组(a 1,a 2, …,a n )和(b 1,b 2, …,b n ）的_______和.2.排序原理设a 1≤a 2≤…≤a n ,b 1≤b 2≤…≤b n 为两组实数，c 1,c 2, …,c n 是b 1,b 2, …,b n 的任一排列，那么,_______≤_______≤_______.当且仅当_______或_______时，反序和等于顺序和.知识导学排序原理是对不同的两个数组来研究不同的乘积和的问题，能构造的和按数组中的某种“搭配”的顺序被分为三种形式：顺序和、反序和、乱序和，对这三种不同的搭配形式只需注重是怎样的“次序”，两种较为简单是“顺与反”，而乱序和也就不按“常理”的顺序了，对于排序定理的记忆，我们只需记住用特殊例子的方法来说大小关系，比如教材上的例子. 对于排序不等式取等号的条件不难理解a 1=a 2=…=a n 或b 1=b 2=…=b n ，但对于我们解决某些问题则非常关键，它是命题成立的一种条件，所以要牢记.疑难突破1.对排序不等式的证明的理解对排序不等式的证明中，用到了“探究——猜想——检验——证明”的思维方法，这是探索新知识、新问题常用到的基本方法，对于数组涉及到的“排序”及“乘积”的问题，又使用了“一一搭配”这样的描述，这实质上也是使用最接近生活常识的处理问题的方法，所以可以结合像平时班级排队等一些常识的事例来理解.对于出现的“逐步调整比较法”，则要引起注意，研究数组这种带“顺序”的乘积的和的问题时，这种方法对理解相关问题时是比较简单易懂的.2.排序原理的思想在解答数学问题时，常常涉及到一些可以比较大小的量，它们之间并没有预先规定大小顺序，那么在解答问题时，我们可以利用排序原理的思想方法，将它们按一定顺序排列起来，继而利用不等关系来解题.因此，对于排序原理，我们要记住的是处理问题的这种思想及方法，同时要学会善于利用这种比较经典的结论来处理实际问题.典题精讲【例1】 设a,b,c 都是正数，求证：cab b ca a bc ++≥a+b+c. 思路分析：不等式的左侧，可以分为两种数组ab,ac,bc;c 1,b 1,a 1，排出顺序后，可利用排序原理证之.证明：由题意不妨设a≥b≥c>0,由不等式的单调性，知ab≥ac≥bc,c 1≥b 1≥a1. 由排序原理，知ab×c 1+ac×b 1+bc×a 1≥ab×b 1+ac×a 1+bc×c1， 即所证不等式成立.绿色通道：要利用排序原理解答相关问题，必须构造出相应的数组，并且要排列出大小顺序，因此比较出数组中的数间的大小关系是解答题的关键和基础.【变式训练】 设a,b 都是正数，求证：(b a )2+(a b )2≥b a +ab . 思路分析：观察不等式找出数组，并比较大小，用排序原理证明.证明：由题意不妨设a≥b>0.由不等式的单调性，知a 2≥b 2,b 1≥a1. 所以ab b a 22≥. 根据排序原理，知ba b a b a a a b b b a 11112222⨯+⨯≥⨯+⨯. 即(b a )2+(a b )2≥b a +ab . 【例2】 设a 1,a 2,…,a n 是1，2，…，n 的一个排列，求证：21+32+…+nn a a a a a a n n 132211-+++≤- . 思路分析：构造出数组，利用排序原理证明.证明：设b 1,b 2, …,b n-1是a 1,a 2, …,a n-1的一个排列，且b 1<b 2<…<b n-1；c 1,c 2, …,c n-1是a 2,a 3, …,a n 的一个排列，且c 1<c 2<…<c n-1, 则121111->>>n c c c 且b 1≥1,b 2≥2, …,b n-1≥n -1,c 1≤2,c 2≤3, …,c n-1≤n. 利用排序不等式，有nn c b c b c b a a a a a a n n n n 1322111221113221-+++≥+++≥+++--- . ∴原不等式成立.绿色通道：构造数组时，自己可根据题目的要求与需要，来限定数组间的一些联系，对于一些大小顺序，在不影响一般性的前提下，也可以设定.【变式训练】 设a 1,a 2, …,a n 都是正数，b 1,b 2, …,b n 是a 1,a 2, …,a n 的任一排列，求证：a 12b 1-1+a 22b 2-1+…+a n 2b n -1≥a 1+a 2+…+a n .思路分析：设定a 1,a 2,…，a n 的大小，找到两个数组，利用排序原理可证得.证明：设a 1≥a 2≥…≥a n >0,可知a 12≥a 22≥…≥a n 2,a n -1≥a n -1-1≥…≥a 1-1.由排序原理，得a12b1-1+a22b2-1+…+a n2b n-1≥a12a1-1+a22a2-1+a n2a n-1即a12b1-1+a22b2-1+…+a n2b n-1≥a1+a2+…+a n.问题探究问题：有十人各拿一只水桶去打水，如果水龙头灌满第i个人的水桶需要t i分钟，且这些t i（i=1,2, …,10)各不相等，试问：若有两个相同的水龙头供水时，应如何安排这十个人的次序，使他们花费的总时间最少？这个最少的总时间是多少？导思：考虑两个水龙头，要注意数组的搭配与数组中的大小顺序，可以联系教材上一个水龙头供水时的设定方法去求解.探究：如果有两个水龙头，设总时间最少时有m个人在第一个水龙头打水，设依次所需时间为p1,p2, …,p m;有10-m个人在第二个水龙头打水，依次所需时间设为q1,q2, …,q10-m.显然必有一个水龙头的打水人数不少于5人，不妨设为第一个水龙头，也不可能有一个水龙头没人去打水，则5≤m<10.设p1<p2<…<p m，q1<q2<…<q10-m.总花费的时间为：T=mp1+(m-1)p2+…+p m+(10-m)q1+(9-m)q2+…+q10-m.其中{p1,p2, …,p m,q1,q2, …,q10-m}={t1,t2, …,t10},t1<t2<…<t10.首先我们来证明m=5.若不然，我们让在第一个水龙头打水的第一人到第二个水龙头的第一位去，则总花费的时间变为：T′=(m-1)p2+…+p m+(11-m)p1+(10-m)q1+…+q10-m.T-T′=(2m-11)p1>0.即当m>5时，我们让第一水龙头的第一人到第二水龙头去后，总时间减少.故在m=5时，总时间可能取得最小值.由于m=5，故两个水龙头人一样多，总用时:T=(5p1+4p2+3p3+2p4+p5)+(5q1+4q2+3q3+2q4+q5).由于p1<p2<…<p5,q1<q2<…<q5.不妨设p1=t1.下证q1<p2.否则我们交换用时为q1,p2的两人的位置后，总用时变为T″=(5p1+4q1+3p3+2p4+p5)+(5p2+4q2+3q3+2q4+q5),T-T″=q1-p2>0.即经交换后总时间变少.故q1<p2.也即q1=t2.类似地我们可以证明：p i<q i<p i+1(i=1,2,3,4),p5<q5.从而最省时的打水顺序为：水龙头一：t1,t3,t5,t7,t9;水龙头二:t2,t4,t6,t8,t10.其中：t1<t2<…<t10.。

三 排序不等式1．掌握排序不等式的推导和证明过程．2．会利用排序不等式解决简单的不等式问题．1．基本概念设a 1＜a 2＜a 3＜…＜a n ，b 1＜b 2＜b 3＜…＜b n 是两组实数，c 1，c 2，c 3，…，c n 是数组b 1，b 2，…，b n 的任何一个排列，则S 1＝a 1b n ＋a 2b n －1＋…＋a n b 1叫做数组(a 1，a 2，…，a n )和(b 1，b 2，…，b n )的______和；S 2＝a 1b 1＋a 2b 2＋…＋a n b n 叫做数组(a 1，a 2，…，a n )和(b 1，b 2，…，b n )的______和；S ＝a 1c 1＋a 2c 2＋…＋a n c n 叫做数组(a 1，a 2，…，a n )和(b 1，b 2，…，b n )的____和．2．排序原理或排序不等式设a 1≤a 2≤…≤a n ，b 1≤b 2≤…≤b n 为两组实数，c 1，c 2，…，c n 是b 1，b 2，…，b n 的任一排列，则__________________≤______________________≤____________________.当且仅当________________或____________________时，反序和等于顺序和．分析题目时要找到原始的两组实数．【做一做1－1】 设a 1，a 2，…，a n 为实数，b 1，b 2，…，b n 是a 1，a 2，…，a n 的任一排列，则乘积a 1b 1＋a 2b 2＋…＋a n b n 不小于________．【做一做1－2】 已知a ，b ，c 为正数，P ＝b 2c 2＋c 2a 2＋a 2b 2a ＋b ＋c，Q ＝abc ，则P ，Q 的大小关系是( )A ．P ＞QB ．P ≥QC ．P ＜QD ．P ≤Q答案：1．反序 顺序 乱序2．a 1b n ＋a 2b n －1＋…＋a n b 1 a 1c 1＋a 2c 2＋…＋a n c n a 1b 1＋a 2b 2＋…＋a n b n a 1＝a 2＝…＝a n b 1＝b 2＝…＝b n【做一做1－1】 a 1a n ＋a 2a n －1＋…＋a n a 1【做一做1－2】 D 取两组实数(b 2c ，c 2a ，a 2b )和(a ，b ，c )，则顺序和为ab 2c ＋abc 2＋a 2bc ＝abc (a ＋b ＋c )，乱序和为b 2c 2＋a 2c 2＋a 2b 2，由排序不等式得abc (a ＋b ＋c )≥b 2c 2＋a 2c 2＋a 2b 2.即abc ≥b 2c 2＋a 2c 2＋a 2b 2a ＋b ＋c.1．对排序不等式的证明的正确理解 剖析：在排序不等式的证明中，用到了“探究——猜想——检验——证明”的思维方法，这是探索新知识、新问题常用到的基本方法，对于数组涉及的“排序”及“乘积”的问题，又使用了“一一搭配”这样的描述，这实质上也是使用最接近生活常识的处理问题的方法，所以可以结合像平时班级排队等一些常识的事例来理解．对于出现的“逐步调整比较法”，则要引起注意，研究数组这种带“顺序”的乘积的和的问题时，这种方法对理解相关问题时是比较简单易懂的．2．排序原理的思想剖析：在解答数学问题时，常常涉及一些可以比较大小的量，它们之间并没有预先规定大小顺序，那么在解答问题时，我们可以利用排序原理的思想方法，将它们按一定顺序排列起来，继而利用不等关系来解题．因此，对于排序原理，我们要记住的是处理问题的这种思想及方法，同时要学会善于利用这种比较经典的结论来处理实际问题．题型一 构造数组利用排序不等式证明 【例1】 设a ，b ，c 都是正数，求证：bc a ＋ca b ＋abc≥a ＋b ＋c . 分析：不等式的左边，可以分为数组ab ，ac ，bc 和1c ，1b ，1a，排出顺序后，可利用排序原理证明．反思：要利用排序原理解答相关问题，必须构造出相应的数组，并且要排列出大小顺序，因此比较出数组中的数之间的大小关系是解答问题的关键和基础．题型二 需要对不等式中所给字母的大小顺序作出假设的情况 【例2】 设a ，b ，c 为正数，求证：a 2＋b 22c ＋b 2＋c 22a ＋c 2＋a 22b ≤a 3bc ＋b 3ca ＋c 3ab. 分析：解答本题时不妨先设定0＜a ≤b ≤c ，再利用排序不等式加以证明． 反思：在排序不等式的条件中需要限定各数值的大小关系，对于没有给出大小关系的情况，要限定一种大小关系．答案：【例1】 证明：由题意不妨设a ≥b ≥c ＞0，由不等式的单调性，知ab ≥ac ≥bc ，1c ≥1b ≥1a.由排序原理，知ab ×1c ＋ac ×1b ＋bc ×1a≥ab ×1b ＋ac ×1a ＋bc ×1c，即所证不等式bc a ＋ca b ＋abc≥a ＋b ＋c 成立． 【例2】 解：不妨设0＜a ≤b ≤c ，则a 3≤b 3≤c 3. 0＜1bc ≤1ca ≤1ab，由排序原理：乱序和≤顺序和，得a 3·1ca ＋b 3·1ab ＋c 3·1bc ≤a 3·1bc ＋b 3·1ca ＋c 3·1ab，①a 3·1ab ＋b 3·1bc ＋c 3·1ca ≤a 3·1bc ＋b 3·1ca ＋c 3·1ab.②将①②两式相加，得a 2＋b 2c ＋b 2＋c 2a ＋c 2＋a 2b ≤2(a 3bc ＋b 3ca ＋c 3ab)， 将不等式两边除以2，得a 2＋b 22c ＋b 2＋c 22a ＋c 2＋a 22b ≤a 3bc ＋b 3ca ＋c 3ab.1．已知两组数a 1≤a 2≤a 3≤a 4≤a 5，b 1≤b 2≤b 3≤b 4≤b 5，其中a 1＝2，a 2＝7，a 3＝8，a 4＝9，a 5＝12，b 1＝3，b 2＝4，b 3＝6，b 4＝10，b 5＝11，将b i (i ＝1,2,3,4,5)重新排列记为c 1，c 2，c 3，c 4，c 5，则a 1c 1＋a 2c 2＋…＋a 5c 5的最大值和最小值分别是( )A ．132,6B ．304,212C ．22,6D ．21,362设正实数a 1，a 2，a 3的任一排列为a 1′，a 2′，a 3′，则312123a a a a a a ++'''的最小值为( ) A ．3B ．6C ．9D ．123．设a 1，a 2，a 3为正数，E ＝233112312a a a a a a a a a ++，F ＝a 1＋a 2＋a 3，则E ，F 的大小关系是( )A ．E ＜FB ．E ≥FC ．E ＝FD ．E ≤F4．某班学生要开联欢会，需要买价格不同的礼品4件，5件和2件．现在选择商店中单价分别为3元，2元和1元的礼品，则至少要花________元，最多要花________元．5．设a ，b 都是正数，求证：22()()a b ba+≥a b b a+.答案：1．B 2.A3．B 不妨设a 1≥a 2≥a 3＞0，于是11a ≤21a ≤31a ，a 2a 3≤a 3a 1≤a 1a 2. 由排序不等式：顺序和≥乱序和，得123a a a ＋312a a a ＋231a a a ≥2321a a a ⋅＋3131a a a ⋅＋1211a a a ⋅＝a 3＋a 1＋a 2， 即123a a a ＋231a a a ＋312a a a ≥a 1＋a 2＋a 3.∴E ≥F . 4．19 255．分析：观察不等式找出数组，并比较大小，用排序原理证明． 证明：由题意不妨设a ≥b ＞0.则a 2≥b 2，1b ≥1a. 所以2a b ≥2b a.根据排序原理，知2a b ×1b ＋2b a ×1a ≥2a b ×1a＋2b a ×1b ， 即2()a b＋2()b a≥a b ＋b a.。

——教学资料参考参考范本——高中数学第三讲柯西不等式与排序不等式第3节排序不等式创新应用教学案新人教A版选修4_5______年______月______日____________________部门[核心必知]1．三维形式的柯西不等式设a1，a2，a3，b1，b2，b3是实数，则(a＋a＋a)(b＋b＋b)≥(a1b1＋a2b2＋a3b3)2，当且仅当bi＝0(i＝1，2，3)或存在一个数k，使得ai＝kbi(i＝1，2，3)时，等号成立．2．一般形式的柯西不等式设a1，a2，a3，…，an，b1，b2，b3，…，bn是实数，则(a＋a＋…＋a)(b＋b＋…＋b)≥(a1b1＋…＋anbn)2，当且仅当bi ＝0(i＝1，2，…，n)或存在一个数k，使得ai＝kbi(i＝1，2，…，n)时，等号成立．[问题思考]1．在一般形式的柯西不等式的右端中，表达式写成ai·bi(i＝1，2，3，…，n)，可以吗？提示：不可以，ai·bi的顺序要与左侧ai，bi的顺序一致．2．在一般形式的柯西不等式中，等号成立的条件记为ai＝kbi(i＝1，2，3，…，n)，可以吗？提示：不可以．若bi＝0而ai≠0，则k不存在．设a，b，c为正数，且不全相等．求证：＋＋>.[精讲详析] 本题考查三维形式的柯西不等式的应用．解答本题需要构造两组数据，，；，，，然后利用柯西不等式解决．构造两组数，，c＋a；，，，则由柯西不等式得(a＋b＋b＋c＋c＋a)≥(1＋1＋1)2，①即2(a＋b＋c)≥9，于是＋＋≥.由柯西不等式知，①中有等号成立⇔＝＝⇔a＋b＝b＋c＝c＋a⇔a＝b＝c.因题设，a，b，c不全相等，故①中等号不成立，于是＋＋>.——————————————————柯西不等式的结构特征可以记为(a1＋a2＋…＋an)·(b1＋b2＋…＋bn)≥(＋＋…＋)2，其中ai，bi∈R＋(i＝1，2，…，n)，在使用柯西不等式时(要注意从整体上把握柯西不等式的结构特征)，准确地构造公式左侧的两个数组是解决问题的关键．1．设a，b，c为正数，求证：＋＋≥a＋b＋c.证明：∵⎝ ⎛⎭⎪⎫a2b ＋b2c ＋c2a ()a＋b＋c＝·[()2＋()2＋()2]≥⎝ ⎛⎭⎪⎫a b ·b ＋b c ·c ＋c a ·a 2＝(a ＋b ＋c)2，即(a ＋b ＋c)≥(a＋b ＋c)2， 又a ，b ，c∈R＋， ∴a ＋b ＋c>0，∴＋＋≥a ＋b ＋c ，当且仅当a ＝b ＝c 时等号成立。

三排序不等式课后篇巩固探究A组1.顺序和S、反序和S'、乱序和S″的大小关系是()A.S≤S'≤S″B.S≥S'≥S″C.S≥S″≥S'D.S≤S″≤S'.2.设x,y,z均为正数,P=x3+y3+z3,Q=x2y+y2z+z2x,则P与Q的大小关系是()A.P≥QB.P>QC.P≤QD.P<Qx≥y≥z>0,则x2≥y2≥z2,则由排序不等式可得顺序和为P,乱序和为Q,则P≥Q.3.若a<b<c,x<y<z,则下列各式中值最大的一个是()A.ax+cy+bzB.bx+ay+czC.bx+cy+azD.ax+by+cza<b<c,x<y<z,由排序不等式得反序和≤乱序和≤顺序和,得顺序和ax+by+cz最大.故选D.4.若0<a1<a2,0<b1<b2,且a1+a2=b1+b2=1,则下列代数式中最大的是()A.a1b1+a2b2B.a1a2+b1b2C.a1b2+a2b1D.a1b1+a2b2+a1b2+a2b1=(a1+a2)(b1+b2)=1,a1b1+a2b2-a1b2-a2b1=(a1-a2)(b1-b2)>0,∴a1b1+a2b2>a1b2+a2b1.且a1b1+a2b2>>a1b2+a2b1.又1=a1+a2≥2,∴a1a2≤.∵0<a1<a2,∴a1a2<.同理b1b2<,∴a1a2+b1b2<.∴a1b1+a2b2>>a1a2+b1b2,∴a1b1+a2b2最大.5.已知a,b,c∈R+,则a2(a2-bc)+b2(b2-ac)+c2(c2-ab)()A.大于零B.大于或等于零C.小于零D.小于或等于零a≥b≥c>0,则a3≥b3≥c3,根据排序原理,得a3×a+b3×b+c3×c≥a3b+b3c+c3a.因为ab≥ac≥bc,a2≥b2≥c2,所以a3b+b3c+c3a≥a2bc+b2ca+c2ab.所以a4+b4+c4≥a2bc+b2ca+c2ab,即a2(a2-bc)+b2(b2-ac)+c2(c2-ab)≥0.6.设a1,a2,a3,a4是1,2,3,4的一个排序,则a1+2a2+3a3+4a4的取值范围是.2+22+32+42=30,最小值为反序和1×4+2×3+3×2+4×1=20.1+2a2+3a3+4a4的最大值为顺序和17.如图所示,在矩形OPAQ中,a1≤a2,b1≤b2,若阴影部分的面积为S1,空白部分的面积之和为S2,则S1与S2的大小关系是.,S1=a1b1+a2b2,而S2=a1b2+a2b1,根据顺序和≥反序和,得S1≥S2.S21≥8.若a,b,c为正数,求证a3+b3+c3≥3abc.a≥b≥c>0,则a2≥b2≥c2>0,由排序不等式,得a3+b3≥a2b+ab2,c3+b3≥c2b+cb2,a3+c3≥a2c+ac2,三式相加,得2(a3+b3+c3)≥a(b2+c2)+b(a2+c2)+c(a2+b2).因为a2+b2≥2ab,c2+b2≥2cb,a2+c2≥2ac,所以2(a3+b3+c3)≥6abc,即a3+b3+c3≥3abc(当且仅当a=b=c时,等号成立).9.设a,b均为正数,求证.a≥b>0,则a2≥b2>0,>0,由不等式性质,得>0.则由排序不等式,可得,即.10.设a,b,c都是正数,求证a+b+c≤.a≥b≥c>0.由不等式的性质,知a2≥b2≥c2,ab≥ac≥bc.根据排序原理,得a2bc+ab2c+abc2≤a3c+b3a+c3b.①又由不等式的性质,知a3≥b3≥c3,且a≥b≥c.再根据排序原理,得a3c+b3a+c3b≤a4+b4+c4.②由①②及不等式的传递性,得a2bc+ab2c+abc2≤a4+b4+c4.两边同除以abc,得a+b+c≤(当且仅当a=b=c时,等号成立).B组1.设a,b,c>0,则式子M=a5+b5+c5-a3bc-b3ac-c3ab与0的大小关系是()A.M≥0B.M≤0C.M与0的大小关系与a,b,c的大小有关D.不能确定a≥b≥c>0,则a3≥b3≥c3,且a4≥b4≥c4,则a5+b5+c5=a·a4+b·b4+c·c4≥a·c4+b·a4+c·b4.又a3≥b3≥c3,且ab≥ac≥bc,∴a4b+b4c+c4a=a3·ab+b3·bc+c3·ca≥a3bc+b3ac+c3ab.∴a5+b5+c5≥a3bc+b3ac+c3ab.∴M≥0.2.若0<α<β<γ<,F=sin αcos β+sin βcos γ+sin γcos α-(sin 2α+sin 2β+sin 2γ),则()A.F>0B.F≥0C.F≤0D.F<00<α<β<γ<,所以0<sin α<sin β<sin γ,0<cos γ<cos β<cos α,由排序不等式可知,sin αcos β+sin βcos γ+sin γcos α>sin αcos α+sin βcos β+sin γcos γ, 而F=sin αcos β+sin βcos γ+sin γcos α-(sin 2α+sin 2β+sin 2γ)=sin αcos β+sin βcos γ+sin γcos α-(sin αcos α+sin βcos β+sin γcos γ)>0.3.导学号26394057车间里有5台机床同时出了故障,从第1台到第5台的修复时间依次为4 min、8 min、6 min、10 min、5 min,每台机床停产1 min损失5元,经合理安排损失最少为()A.420元B.400元C.450元D.570元1台到第5台的修复时间依次为t1,t2,t3,t4,t5,若按照从第1台到第5台的顺序修复,则修复第一台需要t1分钟,则停产总时间为5t1,修复第2台需要t2分钟,则停产总时间为4t2,…,修复第5台需要t5分钟,则停产总时间为t5,因此修复5台机床一共需要停产的时间为5t1+4t2+3t3+2t4+t5,要使损失最小,应使停产时间最少,亦即使5t1+4t2+3t3+2t4+t5取最小值.由排序不等式可知,当t1<t2<t3<t4<t5时,5t1+4t2+3t3+2t4+t5取最小值,最小值为5×4+4×5+3×6+2×8+10=84分钟,故损失最小为84×5=420元.4.导学号26394058在△ABC中,∠A,∠B,∠C所对的边依次为a,b,c,试比较的大小关系.a≥b≥c,则有A≥B≥C.由排序不等式,可得aA+bB+cC≥aA+bC+cB,aA+bB+cC≥aB+bA+cC,aA+bB+cC≥aC+bB+cA.将以上三个式子两边分别相加,得3(aA+bB+cC)≥(a+b+c)(A+B+C)=(a+b+c)π.所以.5.导学号26394059设x>0,求证1+x+x2+…+x2n≥(2n+1)x n.x≥1时,因为1≤x≤x2≤…≤x n,所以由排序原理得1·1+x·x+x2·x2+…+x n·x n≥1·x n+x·x n-1+…+·x+x n·1,即1+x2+x4+…+≥(n+1)x n.①又x,x2,…,x n,1为序列1,x,x2,…,x n的一个排列,所以1·x+x·x2+…+x n-1x n+x n·1≥1·x n+x·x n-1+…+x n-1·x+x n·1,因此x+x3+…++x n≥(n+1)x n, ②①+②,得1+x+x2+…+≥(2n+1)x n.③当0<x<1时,1>x≥x2≥…≥x n,①②仍成立,故③也成立.综上,原不等式成立.。

3.3 排序不等式自主广场我夯基我达标1.已知a,b,c∈R+，则a3+b3+c3与a2b+b2c+c2a的大小关系是( )A.a3+b3+c3>a2b+b2c+c2aB.a3+b3+c3≥a2b+b2c+c2aC.a3+b3+c3<a2b+b2c+c2aD.a3+b3+c3≤a2b+b2c+c2a思路解析：根据排序原理，取两组数a,b,c;a2,b2,c2,不妨设a≥b≥c,所以a2≥b2≥c2.所以a2×a+b2×b+c2×c≥a2b+b2c+c2a.答案：B2.设a1,a2,…,a n都是正数，b1,b2,…,b n是a1,a2,…,a n的任一排列，则a1b1-1+a2b2-1+…+a n b n-1的最小值是( )A.1B.nC.n2D.无法确定思路解析：设a1≥a2≥…≥a n>0.可知a n-1≥a n-1-1≥…≥a1-1，由排序原理，得a1b1-1+a2b2-1+…+a n b n-1≥a1-1+a2a2-1+…+a n a n-1≥n.答案：B3.已知a,b,c∈R+,则a2(a2-bc)+b2(b2-ac)+c2(c2-ab)的正负情况是( )A.大于零B.大于等于零C.小于零D.小于等于零思路解析：设a≥b≥c>0，所以a3≥b3≥c3,根据排序原理，得a3·a+b3×b+c3×c≥a3b+b3c+c3a.又知ab≥ac≥bc,a2≥b2≥c2,所以a3b+b3c+c3a≥a2bc+b2ca+c2ab.∴a4+b4+c4≥a2bc+b2ca+c2ab. 即a2(a2-bc)+b2(b2-ac)+c2(c2-ab)≥0.答案：B4.已知a,b,c都是正数，则≥__________.思路解析：设a≥b≥c≥0，所以,由排序原理,知,①,②①+②，得.答案：5.设a,b,c都是正数，求证：a+b+c≤.证明：由题意不妨设a≥b≥c>0.由不等式的性质，知a2≥b2≥c2,ab≥ac≥bc.根据排序原理，得a2bc+ab2c+abc2≤a3c+b3a+c3b.①又由不等式的性质，知a3≥b3≥c3,且a≥b≥c.再根据排序原理，得a3c+b3a+c3b≤a4+b4+c4.②由①②及不等式的传递性，得a2bc+ab2c+abc2≤a4+b4+c4.两边同除以abc得证不等式成立.6.设a,b,c∈R+,求证：++≤.证明：设a≥b≥c>0.由不等式的单调性，知≥≥,而.由不等式的性质，知a5≥b5≥c5.根据排序原理，知.又由不等式的性质，知a2≥b2≥c2,.由排序原理，得.由不等式的传递性，知++≤.∴原不等式成立.我综合我发展7.设a,b,c为某三角形三边长，求证：a2(b+c-a)+b2(c+a-b)+c2(a+b-c)≤3abc.证明：不妨设a≥b≥c.易证a(b+c-a)≤b(c+a-b)≤c(a+b-c).根据排序原理，得a2(b+c-a)+b2(c+a-b)+c2(a+b-c)≤a×b(c+a-b)+b×c(a+b-c)+c×a(b+c-a)≤3abc.8.设x1≥x2≥…≥x n,y1≥y2≥…≥y n.求证：≤.其中z1,z2,…,z n是y1,y2,…,y n的任意一个排列.证明：要证只需证.只要证.由题设及排序原理知上式显然成立.9.设a,b,c是正实数，求证：a a b b c c≥(abc).证明：不妨设a≥b≥c>0,则lga≥lgb≥lgc,据排序不等式，有alga+blgb+clgc≥blga+clgb+algc;alga+blgb+clgc≥clga+algb+blgc.且alga+blgb+clgc=alga+blgb+clgc,以上三式相加整理,得3(alga+blgb+clgc)≥(a+b+c)(lga+lgb+lgc),即lg(a a b b c c)≥·lg(abc).故a a b b c c≥(abc).。

三 排序不等式1．顺序和、乱序和、反序和设a 1≤a 2≤…≤a n ，b 1≤b 2≤…≤b n 为两组实数，c 1，c 2，…，c n 为b 1，b 2，…，b n 的任一排列，称a 1b 1＋a 2b 2＋…＋a n b n 为这两个实数组的顺序积之和(简称顺序和)，称a 1b n ＋a 2b n －1＋…＋a n b 1为这两个实数组的反序积之和(简称反序和)．称a 1c 1＋a 2c 2＋…＋a n c n 为这两个实数组的乱序积之和(简称乱序和)．2．排序不等式(排序原理)定理：(排序原理，又称为排序不等式) 设a 1≤a 2≤…≤a n ，b 1≤b 2≤…≤b n 为两组实数，c 1，c 2，…，c n 为b 1，b 2，…，b n 的任一排列，则有a 1b n ＋a 2b n －1＋…＋a n b 1≤a 1c 1＋a 2c 2＋…＋a n c n ≤a 1b 1＋a 2b 2＋…＋a n b n ，等号成立(反序和等于顺序和)⇔a 1＝a 2＝…＝a n 或b 1＝b 2＝…＝b n .排序原理可简记作：反序和≤乱序和≤顺序和．[点睛] 排序不等式也可以理解为两实数序列同向单调时，所得两两乘积之和最大；反向单调(一增一减)时，所得两两乘积之和最小．[例a 5b 3c 3＋b 5c 3a 3＋c 5a 3b 3≥1a ＋1b ＋1c. [思路点拨] 分析题目中已明确a ≥b ≥c ，所以解答本题时可直接构造两个数组，再用排序不等式证明即可．[证明] ∵a ≥b >0，于是1a ≤1b，又c >0，从而1bc ≥1ca，同理1ca ≥1ab ，从而1bc ≥1ca ≥1ab.又由于顺序和不小于乱序和，故可得a 5b 3c 3＋b 5c 3a 3＋c 5a 3b 3≥b 5b 3c 3＋c 5c 3a 3＋a 5a 3b 3＝b 2c 3＋c 2a 3＋a 2b 3⎝⎛⎭⎪⎫∵a 2≥b 2≥c 2，1c 3≥1b 3≥1a 3≥c 2c 3＋a 2a 3＋b 2b 3＝1c ＋1a ＋1b ＝1a ＋1b ＋1c. ∴原不等式成立．利用排序不等式证明不等式的技巧在于仔细观察、分析所要证明的式子的结构，从而正确地构造出不等式中所需要的带有大小顺序的两个数组．1．已知0<α<β<γ<π2，求证：sin αcos β＋sin βcos γ＋sin γ·cos α>12(sin2α＋sin 2β＋sin 2γ)．证明：∵0<α<β<γ<π2，且y ＝sin x 在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，π2为增函数，y ＝cos x 在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，π2为减函数，∴0<sin α<sin β<sin γ，cos α>cos β>cos γ>0. ∴sin αcos β＋sin βcos γ＋sin γcos α >sin αcos α＋sin βcos β＋sin γcos γ ＝12(sin 2α＋sin 2β＋sin 2γ)． 2．设x ≥1，求证：1＋x ＋x 2＋…＋x 2n≥(2n ＋1)x n. 证明：∵x ≥1，∴1≤x ≤x 2≤…≤x n. 由排序原理得12＋x 2＋x 4＋…＋x 2n≥1·x n ＋x ·xn －1＋…＋xn －1·x ＋x n·1即1＋x 2＋x 4＋…＋x 2n≥(n ＋1)x n.①又因为x ，x 2，…，x n,1为1，x ，x 2，…，x n的一个排列， 由排序原理得1·x ＋x ·x 2＋…＋x n －1·x n ＋x n·1≥1·x n ＋x ·xn －1＋…＋xn －1·x ＋x n·1，即x ＋x 3＋…＋x2n －1＋x n≥(n ＋1)x n.②将①②相加得1＋x ＋x 2＋…＋x 2n≥(2n ＋1)x n.a 12bc ＋b 12ca ＋c 12ab≥a 10＋b 10＋c 10. [思路点拨] 本题考查排序不等式的应用，解答本题需要搞清：题目中没有给出a ，b ，c 三个数的大小顺序，且a ，b ，c 在不等式中的“地位”是对等的，故可以设a ≥b ≥c ，再利用排序不等式加以证明．[证明] 由对称性，不妨设 a ≥b ≥c ，于是a 12≥b 12≥c 12，1bc ≥1ca ≥1ab，故由排序不等式：顺序和≥乱序和，得a 12bc ＋b 12ca ＋c 12ab ≥a 12ab ＋b 12bc ＋c 12ca ＝a 11b ＋b 11c ＋c 11a.① 又因为a 11≥b 11≥c 11，1a ≤1b ≤1c.再次由排序不等式：反序和≤乱序和，得a 11a ＋b 11b ＋c 11c ≤a 11b ＋b 11c ＋c 11a.② 所以由①②得a 12bc ＋b 12ca ＋c 12ab≥a 10＋b 10＋c 10.在排序不等式的条件中需要限定各数值的大小关系，对于没有给出大小关系的情况，要根据各字母在不等式中地位的对称性，限定一种大小关系．3．设a ，b ，c 都是正数，求证：bc a ＋ca b ＋abc≥a ＋b ＋c .证明：由题意不妨设a ≥b ≥c ＞0，由不等式的单调性，知ab ≥ac ≥bc ，1c ≥1b ≥1a .由排序不等式，知ab ×1c ＋ac ×1b＋bc ×1a≥ab ×1b ＋ac ×1a ＋bc ×1c＝a ＋c ＋b ，即bc a ＋ca b ＋abc≥a ＋b ＋c .4．设a 1，a 2，a 3为正数，求证：a 1a 2a 3＋a 2a 3a 1＋a 3a 1a 2≥a 1＋a 2＋a 3. 证明：不妨设 a 1≥a 2≥a 3>0，于是 1a 1≤1a 2≤1a 3，a 2a 3≤a 3a 1≤a 1a 2，由排序不等式：顺序和≥乱序和得a 1a 2a 3＋a 3a 1a 2＋a 2a 3a 1≥1a 2·a 2a 3＋1a 3·a 3a 1＋1a 1·a 1a 2 ＝a 3＋a 1＋a 2. 即a 1a 2a 3＋a 2a 3a 1＋a 3a 1a 2≥a 1＋a 2＋a 3.1．有两组数：1,2,3与10,15,20，它们的顺序和、反序和分别是( ) A ．100,85 B ．100,80 C ．95,80D ．95,85解析：选B 由顺序和与反序和的定义可知顺序和为100，反序和为80. 2．若0<a 1<a 2,0<b 1<b 2，且a 1＋a 2＝b 1＋b 2＝1，则下列代数式中值最大的是( ) A ．a 1b 1＋a 2b 2 B ．a 1a 2＋b 1b 2C ．a 1b 2＋a 2b 1 D.12解析：选A 因为0<a 1<a 2,0<b 1<b 2，所以由排序不等式可知a 1b 1＋a 2b 2最大． 3．锐角三角形中，设P ＝a ＋b ＋c2，Q ＝a cos C ＋b cos B ＋c cos A ，则P ，Q 的大小关系为( )A ．P ≥QB ．P ＝QC ．P ≤QD ．不能确定 解析：选C 不妨设A ≥B ≥C ，则a ≥b ≥c ，cos A ≤cos B ≤cos C ，则由排序不等式有Q ＝a cos C ＋b cos B ＋c cos A ≥a cos B ＋b cos C ＋c cos A＝R (2sin A cos B ＋2sin B cos C ＋2sin C cos A ) ＝R [sin(A ＋B )＋sin(B ＋C )＋sin(A ＋C )] ＝R (sin C ＋sin A ＋sin B )＝P ＝a ＋b ＋c2.4．儿子过生日要老爸买价格不同的礼品1件、2件及3件，现在选择商店中单价为13元、20元和10元的礼品，至少要花( )A ．76元B ．20元C ．84元D ．96元解析：选A 设a 1＝1(件)，a 2＝2(件)，a 3＝3(件)，b 1＝10(元)，b 2＝13(元)，b 3＝20(元)，则由排序原理反序和最小知至少要花a 1b 3＋a 2b 2＋a 3b 1＝1×20＋2×13＋3×10＝76(元)．5．已知两组数1,2,3和4,5,6，若c 1，c 2，c 3是4,5,6的一个排列，则1c 1＋2c 2＋3c 3的最大值是________，最小值是________．解析：由反序和≤乱序和≤顺序和知，顺序和最大，反序和最小，故最大值为32，最小值为28.答案：32 286．设正实数a 1，a 2，…，a n 的任一排列为 a 1′，a 2′，…，a n ′，则a 1a 1′＋a 2a 2′＋…＋a na n ′的最小值为________．解析：不妨设0<a 1≤a 2≤a 3…≤a n ， 则1a 1≥1a 2≥…≥1a n.其反序和为a 1a 1＋a 2a 2＋…＋a n a n＝n ， 则由乱序和不小于反序和知a 1a 1′＋a 2a 2′＋…＋a n a n ′≥a 1a 1＋a 2a 2＋…＋a na n＝n ， ∴a 1a 1′＋a 2a 2′＋…＋a na n ′的最小值为n . 答案：n7．设a 1，a 2，a 3，a 4是1,2,3,4的一个排序，则a 1＋2a 2＋3a 3＋4a 4的取值范围是________． 解析：a 1＋2a 2＋3a 3＋4a 4的最大值为12＋22＋32＋42＝30，最小值为1×4＋2×3＋3×2＋4×1＝20，∴a 1＋2a 2＋3a 3＋4a 4的取值范围是[20,30]． 答案：[20,30]8．设a ，b ，c 是正实数，用排序不等式证明a a b b c c≥(abc )a ＋b ＋c3.证明：由所证不等式的对称性，不妨设a ≥b ≥c >0， 则lg a ≥lg b ≥lg c ，据排序不等式有：a lg a ＋b lg b ＋c lg c ≥b lg a ＋c lg b ＋a lg c ， a lg a ＋b lg b ＋c lg c ≥c lg a ＋a lg b ＋b lg c ，以上两式相加，再两边同加a lg a ＋b lg b ＋c lg c ，整理得 3(a lg a ＋b lg b ＋c lg c )≥(a ＋b ＋c )(lg a ＋lg b ＋lg c )， 即lg(a a b b c c)≥a ＋b ＋c3·lg(abc )， 故a a b b c c≥(abc )a ＋b ＋c3.9．某学校举行投篮比赛，按规则每个班级派三人参赛，第一人投m 分钟，第二人投n分钟，第三人投p 分钟，某班级三名运动员A ，B ，C 每分钟能投进的次数分别为a ，b ，c ，已知m ＞n ＞p ，a ＞b ＞c ，如何派三人上场能取得最佳成绩？解：∵m ＞n ＞p ，a ＞b ＞c ， 且由排序不等式知顺序和为最大值， ∴最大值为ma ＋nb ＋pc ，此时分数最高， ∴三人上场顺序是A 第一，B 第二，C 第三． 10．已知0<a ≤b ≤c ，求证：c 2a ＋b ＋b 2a ＋c ＋a 2b ＋c ≥a 2a ＋b ＋b 2b ＋c ＋c 2c ＋a.证明：因为0<a ≤b ≤c ，所以0<a ＋b ≤c ＋a ≤b ＋c ， 所以1a ＋b ≥1c ＋a ≥1b ＋c>0， 又0<a 2≤b 2≤c 2， 所以c 2a ＋b ＋b 2a ＋c ＋a 2b ＋c是顺序和，a 2a ＋b ＋b 2b ＋c ＋c 2c ＋a是乱序和，由排序不等式可知顺序和大于等于乱序和， 即不等式c 2a ＋b ＋b 2a ＋c ＋a 2b ＋c ≥a 2a ＋b ＋b 2b ＋c ＋c 2c ＋a成立．精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。

第三讲 柯西不等式与排序不等式考情分析从近两年高考来看，对本部分内容还未单独考查，但也不能忽视，利用柯西不等式构造“平方和的积”与“积的和的平方”，利用排序不等式证明成“对称”形式，或两端是“齐次式”形式的不等式问题．真题体验1．(2017·江苏高考)已知a ，b ，c ，d 为实数，且a 2＋b 2＝4，c 2＋d 2＝16，证明：ac ＋bd ≤8.证明：由柯西不等式可得：(ac ＋bd )2≤(a 2＋b 2)(c 2＋d 2)． 因为a 2＋b 2＝4，c 2＋d 2＝16， 所以(ac ＋bd )2≤64， 因此ac ＋bd ≤8.2．(2015·陕西高考)已知关于x 的不等式|x ＋a |＜b 的解集为{x |2＜x ＜4}． (1)求实数a ，b 的值；(2)求at ＋12＋bt 的最大值．解：(1)由|x ＋a |＜b ，得－b －a ＜x ＜b －a ，则⎩⎪⎨⎪⎧－b －a ＝2，b －a ＝4，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝－3，b ＝1.(2)－3t ＋12＋t ＝3·4－t ＋t ≤ [(3)2＋12][(4－t )2＋(t )2] ＝24－t ＋t ＝4， 当且仅当4－t 3＝t1，即t ＝1时等号成立， 故(－3t ＋12＋t )max ＝4.12n 12n 11a 2b 2＋…＋a nb n )2(a i ，b i ∈R ，i ＝1，2，…，n )，形式简洁、美观、对称性强，灵活地运用柯西不等式，可以使一些较为困难的不等式证明问题迎刃而解．[例1] 已知a ，b 为正实数，a ＋b ＝1，x 1，x 2为正实数． (1)求x 1a ＋x 2b ＋2x 1x 2的最小值；(2)求证：(ax 1＋bx 2)(ax 2＋bx 1)≥x 1x 2.[解] (1)∵a ，b 为正实数，a ＋b ＝1，x 1，x 2为正实数， ∴x 1a ＋x 2b ＋2x 1x 2≥33x 1a ·x 2b ·2x 1x 2＝332ab ≥ 332⎝ ⎛⎭⎪⎫a ＋b 22＝6，当且仅当x 1a ＝x 2b ＝2x 1x 2，a ＝b ，即a ＝b ＝12，且x 1＝x 2＝1时，x 1a ＋x 2b ＋2x 1x 2有最小值6.(2)证明：∵a ，b ∈R ＋，a ＋b ＝1，x 1，x 2为正实数， ∴(ax 1＋bx 2)(ax 2＋bx 1)＝[(ax 1)2＋(bx 2)2][(ax 2)2＋(bx 1)2]≥(a 2x 1x 2＋b 2x 1x 2)2＝x 1x 2(a ＋b )2＝x 1x 2， 当且仅当x 1＝x 2时取等号.间的大小顺序有关的不等式问题，利用排序不等式解决往往很简捷．[例2] 在△ABC 中，试证：π3≤aA ＋bB ＋cC a ＋b ＋c ＜π2.[证明] 不妨设a ≤b ≤c ，于是A ≤B ≤C . 由排序不等式，得aA ＋bB ＋cC ＝aA ＋bB ＋cC ，aA ＋bB ＋cC ≥bA ＋cB ＋aC ， aA ＋bB ＋cC ≥cA ＋aB ＋bC .以上三式相加，得3(aA ＋bB ＋cC )≥(a ＋b ＋c )(A ＋B ＋C )＝π(a ＋b ＋c )． 得aA ＋bB ＋cC a ＋b ＋c ≥π3，①又由0＜b ＋c －a,0＜a ＋b －c,0＜a ＋c －b ，有 0＜A (b ＋c －a )＋C (a ＋b －c )＋B (a ＋c －b ) ＝a (B ＋C －A )＋b (A ＋C －B )＋c (A ＋B －C ) ＝a (π－2A )＋b (π－2B )＋c (π－2C ) ＝(a ＋b ＋c )π－2(aA ＋bB ＋cC )．得aA ＋bB ＋cC a ＋b ＋c ＜π2.②由①②得原不等式成立.值问题往往难以处理．在这类题目中，利用柯西不等式或排序不等式处理往往比较容易．[例3] 已知5a 2＋3b 2＝158，求a 2＋2ab ＋b 2的最大值．[解] ∵⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫552＋⎝ ⎛⎭⎪⎫332[(5a )2＋(3b )2] ≥⎝⎛⎭⎪⎫55×5a ＋33×3b 2＝(a ＋b )2＝a 2＋2ab ＋b 2，当且仅当5a ＝3b 即a ＝38，b ＝58时取等号．∴a 2＋2ab ＋b 2≤815×(5a 2＋3b 2)＝815×158＝1.∴a 2＋2ab ＋b 2的最大值为1. [例4] 已知a ＋b ＋c ＝1.(1)求S ＝2a 2＋3b 2＋c 2的最小值及取得最小值时a ，b ，c 的值； (2)若2a 2＋3b 2＋c 2＝1，求c 的取值范围． [解] (1)根据柯西不等式， 得1＝a ＋b ＋c ＝12·2a ＋13·3b ＋1·c≤⎝ ⎛⎭⎪⎫12＋13＋112(2a 2＋3b 2＋c 2)12＝116·S ， 即 116·S ≥1，∴S ≥611，当且仅当a ＝311， b ＝211，c ＝611时等号成立，∴当a ＝311，b ＝211，c ＝611时，S min ＝611.(2)由条件可得⎩⎪⎨⎪⎧a ＋b ＝1－c ，2a 2＋3b 2＝1－c 2，根据柯西不等式，得(a ＋b )2≤⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫122＋⎝ ⎛⎭⎪⎫132[(2a )2＋(3b )2]＝56×(2a 2＋3b 2)，∴(1－c )2≤56·(1－c 2)，解得111≤c ≤1.∴c 的取值范围为⎣⎢⎡⎦⎥⎤111，1.(时间：90分钟，总分120分)一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，满分50分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．设a ，b ∈R ＋且a ＋b ＝16，则1a ＋1b的最小值是( )A.14 B.18 C.116D.12解析：选A (a ＋b )⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ＋1b ≥⎝ ⎛⎭⎪⎫a ·1a ＋b ·1b 2＝4，∴1a ＋1b ≥14. 当且仅当a ·1b＝b ×1a，即a ＝b ＝8时取等号．2．已知x ＋3y ＋5z ＝6，则x 2＋y 2＋z 2的最小值为( ) A.65 B.635C.3635D ．6解析：选C 由柯西不等式，得x 2＋y 2＋z 2＝(12＋32＋52)(x 2＋y 2＋z 2)×112＋32＋52≥(x＋3y ＋5z )2×135＝62×135＝3635，当且仅当x ＝y 3＝z 5时等号成立．3．已知a ，b ，c 为正数且a ＋b ＋c ＝32，则a 2＋b 2＋b 2＋c 2＋c 2＋a 2的最小值为( )A ．4B ．4 2C ．6D ．6 2解析：选C ∵a ，b ，c 为正数． ∴ 2 a 2＋b 2＝1＋1 a 2＋b 2≥a ＋b . 同理 2 b 2＋c 2≥b ＋c ， 2 c 2＋a 2≥c ＋a ，相加得 2 (a 2＋b 2＋b 2＋c 2＋c 2＋a 2)≥2(b ＋c ＋a )＝62， 即a 2＋b 2＋b 2＋c 2＋c 2＋a 2≥6，当且仅当a ＝b ＝c ＝2时取等号． 4．设a ，b ，c 均大于0，a 2＋b 2＋c 2＝3，则ab ＋bc ＋ca 的最大值为( ) A ．0B ．1C ．3D.333解析：选C 设a ≥b ≥c ＞0，由排序不等式得a 2＋b 2＋c 2≥ab ＋bc ＋ac ，所以ab ＋bc ＋ca ≤3，故选C.5．已知a ，b ，c 为正数，则(a ＋b ＋c )⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ＋b ＋1c 的最小值为( )A ．1 B. 3 C ．3D ．4解析：选D (a ＋b ＋c )⎝⎛⎭⎪⎫1a ＋b ＋1c＝[(a ＋b )2＋(c )2]⎣⎢⎡⎦⎥⎤1a ＋b 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1c 2 ≥⎝⎛⎭⎪⎫a ＋b ·1a ＋b＋c ·1c 2＝22＝4.当且仅当a ＋b ＝c 时取等号．6．已知(x －1)2＋(y －2)2＝4，则3x ＋4y 的最大值为( ) A ．21 B ．11 C ．18D ．28解析：选A 根据柯西不等式得[(x －1)2＋(y －2)2][32＋42]≥[3(x －1)＋4(y －2)]2＝(3x ＋4y －11)2，∴(3x ＋4y －11)2≤100. 可得3x ＋4y ≤21，当且仅当x －13＝y －24＝25时取等号． 7．设a ，b ，c 为正数，a ＋b ＋4c ＝1，则a ＋b ＋2c 的最大值是( ) A. 5 B. 3 C ．2 3 D.32解析：选B ∵1＝a ＋b ＋4c ＝(a )2＋(b )2＋(2c )2＝13[(a )2＋(b )2＋(2c )2]·(12＋12＋12)≥(a ＋b ＋2c )2·13，∴(a ＋b ＋2c )2≤3，当且仅当a ＝b ＝4c 时等式成立，故a ＋b ＋2c 的最大值为 3.8．函数f (x )＝1－cos 2x ＋cos x ，则f (x )的最大值是( ) A. 3 B. 2 C ．1D ．2解析：选A 因为f (x )＝1－cos 2x ＋cos x ， 所以f (x )＝ 2 sin 2x ＋cos x ≤ (2＋1)(sin 2x ＋cos 2x ) ＝3，当且仅当cos x ＝33时取等号． 9．若5x 1＋6x 2－7x 3＋4x 4＝1，则3x 21＋2x 22＋5x 23＋x 24的最小值是( ) A.78215B.15782 C ．3 D.253解析：选B ∵⎝⎛⎭⎪⎫253＋18＋495＋16[3x 21＋2x 22＋5(－x 3)2＋x 24]≥(5x 1＋6x 2－7x 3＋4x 4)2＝1，即3x 21＋2x 22＋5x 23＋x 24≥15782.10．已知a ，b ，c ∈R ＋，则a 2(a 2－bc )＋b 2(b 2－ac )＋c 2(c 2－ab )的正负情况是( ) A ．大于零 B ．大于等于零 C ．小于零D ．小于等于零解析：选B 设a ≥b ≥c >0，所以a 3≥b 3≥c 3， 根据排序不等式，得a 3·a ＋b 3·b ＋c 3·c ≥a 3b ＋b 3c ＋c 3a . 又ab ≥ac ≥bc ，a 2≥b 2≥c 2，所以a 3b ＋b 3c ＋c 3a ≥a 2bc ＋b 2ca ＋c 2ab . 所以a 4＋b 4＋c 4≥a 2bc ＋b 2ca ＋c 2ab ， 即a 2(a 2－bc )＋b 2(b 2－ac )＋c 2(c 2－ab )≥0.二、填空题(本大题共4小题，每小题5分，共20分．把正确答案填写在题中横线上) 11．设a ，b ，c 是正实数，且a ＋b ＋c ＝9，则2a ＋2b ＋2c的最小值为________．解析：∵(a ＋b ＋c )⎝ ⎛⎭⎪⎫2a ＋2b ＋2c ＝[(a )2＋(b )2＋(c )2]⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝⎛⎭⎪⎫2a 2＋⎝⎛⎭⎪⎫2b 2＋⎝ ⎛⎭⎪⎫2c 2≥⎝⎛⎭⎪⎫a ·2a＋b ·2b＋c ·2c 2＝18，∴2a ＋2b ＋2c ≥2，当且仅当a ＝b ＝c ＝3时等号成立．∴2a ＋2b ＋2c的最小值为2. 答案：212．已知A ，B ，C 是三角形三个内角的弧度数，则1A ＋1B ＋1C的最小值是________．解析：(A ＋B ＋C )⎝ ⎛⎭⎪⎫1A ＋1B ＋1C ≥(1＋1＋1)2＝9，而A ＋B ＋C ＝π，故1A ＋1B ＋1C ≥9π，当且仅当A ＝B ＝C ＝π3时，等号成立．答案：9π13．设有两组实数：a 1，a 2，a 3，…，a n 与b 1，b 2，b 3，…，b n ，且它们满足：a 1≤a 2≤a 3≤…≤a n ，b 1≤b 2≤b 3≤…≤b n ，若c 1，c 2，c 3，…，c n 是b 1，b 2，b 3，…，b n 的任意一个排列，则a 1b 1＋a 2b 2＋…＋a n b n ≥a 1c 1＋a 2c 2＋…＋a n c n ≥a 1b n ＋a 2b n －1＋…＋a n b 1，反序和与顺序和相等的条件是________．解析：反序和与顺序和相等，则两组数至少有一组相等． 答案：a 1＝a 2＝…＝a n 或b 1＝b 2＝…＝b n14．设a ，b ，c 为正数，且a ＋2b ＋3c ＝13，求3a ＋2b ＋c 的最大值为________． 解析：∵(a ＋2b ＋3c )⎣⎢⎡⎦⎥⎤(3)2＋12＋⎝ ⎛⎭⎪⎫132≥⎝⎛⎭⎪⎫a ·3＋2b ·1＋3c ·132＝(3a ＋2b ＋c )2，∴(3a ＋2b ＋c )2≤1323.∴3a ＋2b ＋c ≤1333.当且仅当a3＝2b 1＝3c 13时取等号． 又a ＋2b ＋3c ＝13， ∴a ＝9，b ＝32，c ＝13时，3a ＋2b ＋c 有最大值1333.答案：1333三、解答题(本大题共4小题，共50分．解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)15．(本小题满分12分)已知实数a ，b ，c ，d 满足a ＋b ＋c ＋d ＝3，a 2＋2b 2＋3c 2＋6d 2＝5，求实数a 的取值范围．解：由柯西不等式，得：(2b 2＋3c 2＋6d 2)⎝ ⎛⎭⎪⎫12＋13＋16≥(b ＋c ＋d )2，即2b 2＋3c 2＋6b 2≥(b ＋c ＋d )2.由条件可得5－a 2≥(3－a )2，解得1≤a ≤2. 所以实数a 的取值范围为[1,2]．16．(本小题满分12分)求函数y ＝1－sin x ＋4sin x －1的最大值． 解：由1－sin x ≥0,4sin x －1≥0， 得14≤sin x ≤1， 则y 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1－sin x ＋2sin x －142≤(1＋4)⎝ ⎛⎭⎪⎫1－sin x ＋sin x －14 ＝154，即y ≤152， 当且仅当4(1－sin x )＝sin x －14，即sin x ＝1720时等号成立，所以函数y ＝1－sin x＋4sin x －1的最大值为152. 17．(本小题满分12分)设a 1，a 2，…，a n 是1,2，…，n 的一个排列，求证：12＋23＋…＋n －1n ≤a 1a 2＋a 2a 3＋…＋a n －1a n. 证明：设b 1，b 2，…，b n －1是a 1，a 2，…，a n －1的一个排列，且b 1<b 2<…<b n －1；c 1，c 2，…，c n －1是a 2，a 3，…，a n 的一个排列，且c 1<c 2<…<c n －1， 则1c 1>1c 2>…>1c n －1且b 1≥1，b 2≥2，…，b n －1≥n －1，c 1≤2，c 2≤3，…，c n －1≤n .利用排序不等式，有a 1a 2＋a 2a 3＋…＋a n －1a n ≥b 1c 1＋b 2c 2＋…＋b n －1c n －1≥12＋23＋…＋n －1n. ∴原不等式成立．18．(本小题满分14分)已知函数f (x )＝|x －2|－3. (1)若f (x )<0，求x 的取值范围；(2)在(1)的条件下，求g (x )＝3x ＋4＋4|x －6|的最大值． 解：(1)因为f (x )<0⇔|x －2|<3⇔－3<x －2<3⇔ －1<x <5，所以x 的取值范围是(－1,5)． (2)由(1)知g (x )＝3x ＋4＋46－x . 由柯西不等式得(32＋42)[(x ＋4)2＋(6－x )2]≥ (3x ＋4＋46－x )2，所以g (x )≤250＝510，当且仅当x ＋43＝6－x 4，即x ＝－25时，g (x )取得最大值510.。

三排序不等式基础巩固1有一有序数组,其顺序和为A,反序和为B,乱序和为C,则它们的大小关系为() A.A≥B≥C B.A≥C≥BC.A≤B≤CD.A≤C≤B,顺序和≥乱序和≥反序和,故A≥C≥B.2已知两组数a1≤a2≤a3≤a4≤a5,b1≤b2≤b3≤b4≤b5,其中a1=2,a2=7,a3=8,a4=9,a5=12,b1=3,b2=4,b3=6,b4=10,b5=11,将b i(i=1,2,3,4,5)重新排列记为c1,c2,c3,c4,c5,则a1c1+a2c2+…+a5c5的最大值和最小值分别是()A.132,6B.304,212C.22,6D.21,363设a,b>0,P=a3+b3,Q=a2b+ab2,则P与Q的大小关系是()A.P>QB.P≥QC.P<QD.P≤Q4已知a,b,c>0,则a2(a2-bc)+b2(b2-ac)+c2(c2-ab)的正负情况是()A.大于零B.大于或等于零C.小于零D.小于或等于零a≥b≥c>0,则a3≥b3≥c3,根据排序不等式,得a3·a+b3·b+c3·c≥a3b+b3c+c3a.又知ab≥ac≥bc,a2≥b2≥c2,所以a3b+b3c+c3a≥a2bc+b2ca+c2ab.所以a4+b4+c4≥a2bc+b2ca+c2ab,即a2(a2-bc)+b2(b2-ac)+c2(c2-ab)≥0.5设a1,a2,a3为正数,E=a1a2a3+a2a3a1+a3a1a2,a=a1+a2+a3,则a,a的大小关系是()A.E<FB.E≥FC.E=FD.E≤Fa1≥a2≥a3>0,于是1a1≤1a2≤1a3,a2a3≤a3a1≤a1a2.由排序不等式,得a1a2a3+a3a1a2+a2a3a1≥1a2·a2a3+1a3·a3a1+1a1·a1a2=a3+a1+a2,即a1a2a3+a2a3a1+a3a1a2≥a1+a2+a3.故E≥F.6某班学生要开联欢会,需要买价格不同的礼品4件,5件和2件.现在选择商店中单价分别为3元,2元和1元的礼品,则至少要花元,最多要花元.257已知a,b,x,y∈R+,且1a >1a,a>a,则aa+a与aa+a的大小关系是.1a>1a,a>a,由排序不等式,得aa>aa>0.∴aa<aa,∴a+aa<a+aa.∴aa+a>aa+a.>aa+a8若a>0,b>0且a+b=1,则a2a+a2a的最小值是.a≥b>0,则有a2≥b2,且1a≥1a,由排序不等式,得a2a+a2a≥1a·a2+1a·b2=a+b=1,当且仅当a=b=12时,等号成立.所以a2a+a2a的最小值为1.9n个正数与这n个正数的倒数的乘积的和的最小值为.0<a1≤a2≤a3≤…≤a n,则0<a a-1≤a a-1-1≤…≤a1-1,由排序不等式得反序和≤乱序和≤顺序和.故最小值为反序和a1·a1-1+a2·a2-1+⋯+a n·a a-1=a.10设a,b都是正数,求证:(aa)2+(aa)2≥aa+aa.,并比较大小,用排序不等式证明.a≥b>0,则a2≥b2,1a≥1a.所以a2a≥a2a.根据排序不等式,知a2a ·1a+a2a·1a≥a2a·1a+a2a·1a,即(aa)2+(aa)2≥aa+aa.能力提升1设x,y,z∈R+,且x+y+z=1,则P=a2a +a2a+a2a与1的大小关系为()A.P=1B.P<1C.P≥1D.P≤1x,y,z∈R+,且x+y+z=1,不妨设x≥y≥z,则x2≥y2≥z2,1a ≤1a≤1a.由排序不等式,得a2a +a2a+a2a≥a2a+a2a+a2a=a+a+a=1,当且仅当x=y=z=13时,等号成立.所以P≥1.2若A=a12+a22+⋯+a a2,a=a1a2+a2a3+⋯+aa−1aa+aaa1,其中a1,a2,…,aa都是正数,则a与a的大小关系为()A.A>BB.A<BC.A≥BD.A≤B{x n}的各项都是正数,不妨设0<x1≤x2≤…≤x n,则x2,x3,…,x n,x1为序列{x n}的一个排列.依排序不等式,得x1x1+x2x2+…+x n x n≥x1x2+x2x3+…+x n x1,即a12+a22+⋯+a a2≥x1x2+x2x3+…+x n x1.3在锐角三角形ABC中,设P=a+a+a2,a=a cos a+a cos a+a cos a,则a,a的大小关系为()A.P≥QB.P=QC.P≤QD.不能确定A≥B≥C,则a≥b≥c,cos A≤cos B≤cos C,则由排序不等式有Q=a cos C+b cos B+c cos A≥a cos B+b cos C+c cos A=R(2sin A cos B+2sin B cos C+2sin C cos A),Q=a cos C+b cos B+c cos A≥b cos A+c cos B+a cos C=R(2sin B cos A+2sin C cos B+2sin A cos C),上面两式相加,得Q=a cos C+b cos B+c cos A≥12a(2sin A cos B+2sin B cos A+2sin B cos C+2sin C cos B+2sin C cos A+2sin A cos C)=R[sin(A+B)+sin(B+C)+sin(A+C)]=R(sin C+sin A+sin B)=a+a+a2=a.4设a,b,c都是正数,则式子M=a5+b5+c5-a3bc-b3ac-c3ab与0的大小关系是()A.M≥0B.M≤0C.M与0的大小关系与a,b,c的大小有关D.不能确定a≥b≥c>0,则a3≥b3≥c3,且a4≥b4≥c4, 则a5+b5+c5=a·a4+b·b4+c·c4≥a·c4+b·a4+c·b4.∵a3≥b3≥c3,且ab≥ac≥bc,∴a4b+b4c+c4a=a3·ab+b3·bc+c3·ca≥a3bc+b3ac+c3ab.∴a5+b5+c5≥a3bc+b3ac+c3ab.∴M≥0.5已知a,b,c都是正数,则aa+a +aa+a+aa+a的最小值为.a≥b≥c>0,则1a+a ≥1a+a≥1a+a.由排序不等式,知aa+a +aa+a+aa+a≥aa+a+aa+a+aa+a,①aa+a +aa+a+aa+a≥aa+a+aa+a+aa+a.②①+②,得aa+a +aa+a+aa+a≥32,当且仅当a=b=c时,等号成立.★6在Rt△ABC中,C为直角,A,B所对的边分别为a,b,则aA+bB与π4(a+a)的大小关系为.a≥b>0,则A≥B>0.由排序不等式aa+aa≥aa+aa aa+aa=aa+aa}⇒2(aA+bB)≥a(A+B)+b(A+B)=π2(a+a).故aA+bB≥π4(a+a).≥π4(a+a)7设a ,b ,c 都是正实数,求证:a a b b c c≥(ab a )a +a +a3.a ≥b ≥c>0,则lg a ≥lg b ≥lgc , 由排序不等式,得a lg a+b lg b+c lg c ≥b lg a+c lg b+a lg c , a lg a+b lg b+c lg c ≥c lg a+a lg b+b lg c ,且a lg a+b lg b+c lg c=a lg a+b lg b+c lg c , 以上三式相加整理,得3(a lg a+b lg b+c lg c ) ≥(a+b+c )(lg a+lg b+lg c ), 即lg(a a b b c c)≥a +a +a3·lg(abc ). 故a a b b c c≥(ab a )a +a +a3.★8设a ,b ,c 都是正实数,求证:1a+1a+1a≤a 8+a 8+a 8a 3a 3a 3.a ≥b ≥c>0,则1a ≥1a ≥1a ,而1a 3a 3≥1a 3a 3≥1a 3a 3.由不等式的性质,知a 5≥b 5≥c 5. 由排序不等式,知a 5a 3a 3+a 5a 3a 3+a 5a 3a 3≥a 5a 3a 3+a 5a 3a 3+a 5a 3a 3=a 2a 3+a 2a 3+a 2a 3.又由不等式的性质,知a 2≥b 2≥c 2,1a 3≥1a 3≥1a 3.由排序不等式,得a 2a 3+a 2a 3+a 2a 3≥a 2a 3+a 2a 3+a 2a 3=1a +1a +1a. 由不等式的传递性,知1a +1a +1a ≤a 5a 3a 3+a 5a 3a 3+a 5a 3a 3=a 8+a 8+a 8a 3a 3a 3. 故原不等式成立.。