两道三元不等式

条件:非负实数满足
,求证
解答:根据对称性,不妨设,不难判断出
. 此时
可推出
先考察第一小问.
计算导数可知,再利用
(最后一个不等式不难由
判断出),
原式左侧=为证明第一问,只需证明在
的条件下有
即可. 代入
可化为
这等价于
,也即等价于
而这是显然的(注意
). 这就说明了原式左侧
然后考虑第二小问.
求导可知
对于成立,其中上式利用了
.
仍然令我们有原式左侧=
从而只需要在
的条件下证明
即可。同样代入
并通分,将其等价化为
也即等价于
也即等价于
而这对于满足条件的
明显成立.
这就说明原始左侧结论成立.