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一道国际大学生数学竞赛题的注记

2014-09-17

大学数学 2014年6期
关键词:竞赛题等式零点

孙 倩

(安徽大学 数学科学学院,安徽 合肥 230601)

设P为n次实系数代数多项式,只有实零点.

a)证明对于任意实数x,下列不等式成立:

(n-1)(P′(x))2≥nP(x)P″(x).

(1)

b)讨论等号成立的情形.

这是第五届国际大学生数学竞赛(1998年)的一道试题[1],本文对这道试题做进一步讨论,得到更为一般的结果.

设Pn(x)为n次实系数代数多项式,只有实零点.

(i)设m=1,2,…,n-1.若x不是Pn(x)的零点,则

(2)

其中等号当且仅当Pn(x)有n重零点时成立.

(ii)设m=2,3,…,n-1.若xi(i=1,2,…,n)为Pn(x)的零点,则

(3)

其中等号当且仅当Pn(x)有n-1重零点时成立.

此结论的证明如下:

(4)

其中x不是Pn(x)的零点.

(5)

(6)

(7)

(6),(7)两式整理后即得不等式(2),(3).

由牛顿不等式[2]等号成立条件知.不等式(2)中等号当且仅当所有的x-xi(i=1,2,…,n)相等,即Pn(x)有n重零点时成立;不等式(3)中等号当且仅当除xj(i=1,2,…,n;j≠i)相等,即Pn(x)有n-1重零点时成立.

注 当m=1时,由(2)可得(1).而此时,若x为Pn(x)的零点,(2)式亦即(1)式显然成立.又当m=n时,(2)为等式.

当m=1或m=n时,(3)为等式.

[参 考 文 献]

[1] 王丽萍.历届国际大学生数学竞赛试题集[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2012:45-46.

[2] 哈代 G H,李特伍德 J E,波利亚 G.不等式[M].北京:科学出版社,1965:53;113.

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