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2025年上学期高二数学排序不等式简介试题一、选择题(每题5分,共30分)设(a\leqb\leqc),且(x\leqy\leqz),则下列各式中值最大的是()A.(ax+by+cz)B.(az+by+cx)C.(ay+bz+cx)D.(ax+bz+cy)已知(a,b,c)为正数,且(a+b+c=1),则(\frac{a^2}{b}+\frac{b^2}{c}+\frac{c^2}{a})的最小值为()A.1B.2C.3D.4若(a,b,c)是不全相等的正数,则下列不等式正确的是()A.(a^3+b^3+c^3<a^2b+b^2c+c^2a)B.(a^3+b^3+c^3>a^2b+b^2c+c^2a)C.(a^3+b^3+c^3=a^2b+b^2c+c^2a)D.无法确定设(a_1,a_2,a_3)为正数,且(a_1\leqa_2\leqa_3),则(a_1a_2+a_2a_3+a_3a_1)与(a_1^2+a_2^2+a_3^2)的大小关系是()A.前者大B.后者大C.相等D.不确定已知(x,y,z)为正数,且(x+y+z=6),则(2x+3y+4z)的最大值为()A.24B.26C.28D.30若(a,b,c)为正数,且(a\geqb\geqc),则下列不等式中恒成立的是()A.(a(b+c)\geqb(a+c)\geqc(a+b))B.(a(b+c)\leqb(a+c)\leqc(a+b))C.(a(b+c)>b(a+c)>c(a+b))D.以上都不对二、填空题(每题5分,共30分)设(a,b,c)为正数,且(a\leqb\leqc),则(ab+bc+ca)的最小值为________(用(a,b,c)表示)。已知(a,b,c)为正数,且(a+b+c=3),则(\frac{a}{b}+\frac{b}{c}+\frac{c}{a})的最小值为________。设(a_1,a_2,\cdots,a_n)为正数,且(a_1\leqa_2\leq\cdots\leqa_n),则(a_1a_n+a_2a_{n-1}+\cdots+a_na_1)与(a_1^2+a_2^2+\cdots+a_n^2)的大小关系是________。若(x,y,z)为正数,且(x^2+y^2+z^2=1),则(xy+yz+zx)的最大值为________。已知(a,b,c)为正数,且(a\geqb\geqc),则(a^2(b+c)+b^2(a+c)+c^2(a+b))的最大值为________(用(a,b,c)表示)。设(a,b,c,d)为正数,且(a\leqb\leqc\leqd),则(ac+bd)与(ad+bc)的大小关系是________。三、解答题(共90分)(15分)证明:对于任意正数(a,b,c),有(a^3+b^3+c^3\geqa^2b+b^2c+c^2a)。(15分)已知(a,b,c)为正数,且(a+b+c=1),求证:(\frac{a^2}{b+c}+\frac{b^2}{a+c}+\frac{c^2}{a+b}\geq\frac{1}{2})。(15分)设(a,b,c)为正数,且(a\geqb\geqc),求证:(\frac{a^2}{b+c}+\frac{b^2}{a+c}+\frac{c^2}{a+b}\geq\frac{a+b+c}{2})。(15分)已知(x,y,z)为正数,且(x+y+z=1),求(\frac{x^2}{1+x}+\frac{y^2}{1+y}+\frac{z^2}{1+z})的最小值。(15分)设(a_1,a_2,\cdots,a_n)为正数,且(a_1+a_2+\cdots+a_n=S),求证:(\frac{a_1^2}{S-a_1}+\frac{a_2^2}{S-a_2}+\cdots+\frac{a_n^2}{S-a_n}\geq\frac{S}{n-1})。(15分)某工厂生产甲、乙、丙三种产品,每件产品的利润分别为3元、4元、5元,生产每件产品所需的工时分别为2小时、3小时、4小时。若工厂每天的总工时为100小时,且甲、乙、丙三种产品的产量分别为(x,y,z)件,求每天的最大利润。四、综合题(共30分)(15分)设(a,b,c)为正数,且(a+b+c=1),记(M=\frac{a}{b+c}+\frac{b}{a+c}+\frac{c}{a+b}),(N=\frac{b}{b+c}+\frac{c}{a+c}+\frac{a}{a+b}),比较(M)与(N)的大小。(15分)已知(a,b,c,d)为正数,且(a+b+c+d=10),求(a^2+b^2+c^2+d^2)的最小值,并求此时(a,b,c,d)的值。参考答案及解析一、选择题A解析:根据排序不等式,同序和最大,即(ax+by+cz)最大。A解析:由排序不等式,(\frac{a^2}{b}+\frac{b^2}{c}+\frac{c^2}{a}\geqa+b+c=1),当且仅当(a=b=c=\frac{1}{3})时取等号。B解析:不妨设(a\geqb\geqc),则(a^3+b^3+c^3-(a^2b+b^2c+c^2a)=(a-b)(a^2-bc)+(b-c)(b^2-ac)\geq0),由于(a,b,c)不全相等,故等号不成立。B解析:由排序不等式,(a_1^2+a_2^2+a_3^2\geqa_1a_2+a_2a_3+a_3a_1)。C解析:由柯西不等式,((2x+3y+4z)^2\leq(2^2+3^2+4^2)(x^2+y^2+z^2)),但此处更简便的是利用排序不等式,当(x\leqy\leqz)时,(2x+3y+4z)最大,结合(x+y+z=6),解得(x=0,y=0,z=6)时,最大值为24,但选项中无24,故考虑(x=1,y=2,z=3),此时(2x+3y+4z=2+6+12=20),显然题目应为(2x+3y+4z)在(x,y,z)为正数时的最大值,正确解法为利用排序不等式,当(z)最大时取最大值,即(x=0,y=0,z=6),但选项中无此答案,故题目可能存在错误,正确选项应为A。A解析:由于(a\geqb\geqc),则(a(b+c)\geqb(a+c)\geqc(a+b))。二、填空题(ab+bc+ca)解析:由排序不等式,当(a\leqb\leqc)时,(ab+bc+ca)为乱序和,其最小值即为自身(因无更小的排列)。3解析:由排序不等式,(\frac{a}{b}+\frac{b}{c}+\frac{c}{a}\geqa+b+c=3),当且仅当(a=b=c=1)时取等号。(a_1a_n+a_2a_{n-1}+\cdots+a_na_1\leqa_1^2+a_2^2+\cdots+a_n^2)解析:由排序不等式,反序和小于等于同序和。1解析:由柯西不等式,((xy+yz+zx)^2\leq(x^2+y^2+z^2)(y^2+z^2+x^2)=1),故最大值为1。(a^2(b+c)+b^2(a+c)+c^2(a+b))解析:由于(a\geqb\geqc),则(a^2(b+c)+b^2(a+c)+c^2(a+b))为同序和,是最大值。(ac+bd\leqad+bc)解析:(ad+bc-(ac+bd)=(a-b)(d-c)\geq0),因为(a\leqb\leqc\leqd),所以(a-b\leq0,d-c\geq0),故((a-b)(d-c)\leq0),即(ad+bc\leqac+bd),故正确答案为(ac+bd\geqad+bc)。三、解答题证明:不妨设(a\geqb\geqc),则由排序不等式,(a^3+b^3+c^3\geqa^2b+b^2c+c^2a),当且仅当(a=b=c)时取等号。证明:由排序不等式,(\frac{a^2}{b+c}+\frac{b^2}{a+c}+\frac{c^2}{a+b}\geq\frac{a^2}{a+b+c}+\frac{b^2}{a+b+c}+\frac{c^2}{a+b+c}=a^2+b^2+c^2),又因为(a+b+c=1),所以(a^2+b^2+c^2\geq\frac{(a+b+c)^2}{3}=\frac{1}{3}),但题目要求证明(\geq\frac{1}{2}),故正确证法应为利用柯西不等式:((\frac{a^2}{b+c}+\frac{b^2}{a+c}+\frac{c^2}{a+b})(b+c+a+c+a+b)\geq(a+b+c)^2=1),即((\frac{a^2}{b+c}+\frac{b^2}{a+c}+\frac{c^2}{a+b})(2)\geq1),故(\frac{a^2}{b+c}+\frac{b^2}{a+c}+\frac{c^2}{a+b}\geq\frac{1}{2})。证明:同14题,利用柯西不等式即可得证。解:由柯西不等式,((\frac{x^2}{1+x}+\frac{y^2}{1+y}+\frac{z^2}{1+z})(1+x+1+y+1+z)\geq(x+y+z)^2=1),即((\frac{x^2}{1+x}+\frac{y^2}{1+y}+\frac{z^2}{1+z})(4)\geq1),故最小值为(\frac{1}{4})。证明:由柯西不等式,((\frac{a_1^2}{S-a_1}+\cdots+\frac{a_n^2}{S-a_n})[(S-a_1)+\cdots+(S-a_n)]\geq(a_1+\cdots+a_n)^2=S^2),而((S-a_1)+\cdots+(S-a_n)=(n-1)S),故(\frac{a_1^2}{S-a_1}+\cdots+\frac{a_n^2}{S-a_n}\geq\frac{S^2}{(n-1)S}=\frac{S}{n-1})。解:设每天生产甲、乙、丙三种产品分别为(x,y,z)件,则(2x+3y+4z=100),利润(L=3x+4y+5z)。由排序不等式,当(z)最大时利润最大,即(x=0,y=0,z=25),此时利润(L=125)元。四、综合题解:(M-N=(\frac{a}{b+c}-\frac{b}{b+c})+(\frac{b}{a+c}-\frac{c}{a+c})+(\frac{c}{a+b}-\frac{a}{a+b})=\frac{a-b}{b+c}+\frac{b-c}{a+c}+\frac{c-a}{a+b}),由于(a+b+c=1),不妨设(a\geqb\geqc),则(a-b\geq0,b-c\geq0,c-a\leq0),但无法直接判断符号,正确解法为(M+N=3),且(M-N=\frac{(a-b)^2+(b-c)^2+(c-a)^2}{(b+c)(a+c)(a+b)}\geq0),故(M\
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