已知 ${a_1} + {a_2} + {a_3} = {b_1} + {b_2} + {b_3}$,${a_1}{a_2} + {a_2}{a_3} + {a_3}{a_1} = {b_1}{b_2} + {b_2}{b_3} + {b_3}{b_1}$.
若已知 $\min\{a_{1},a_{2},a_{3}\}\leqslant \min\{b_{1},b_{2},b_{3}\}$,求证:$\max\{a_{1},a_{2},a_{3}\}\leqslant \max\{b_{1},b_{2},b_{3}\}$.
【难度】
【出处】
2008年北京大学自主招生保送生测试
【标注】
  • 知识点
    >
    函数
    >
    根与系数的关系
    >
    三次方程的韦达定理
【答案】
【解析】
设 ${a_1} + {a_2} + {a_3} = {b_1} + {b_2} + {b_3} $ $ = \alpha $,$ {a_1}{a_2} + {a_2}{a_3} + {a_3}{a_1} = {b_1}{b_2} + {b_2}{b_3} + {b_3}{b_1}$ $ = \beta $,构造函数 $ f(x)$ 与 $ g(x)$:\[\begin{split} &f\left( x \right) = \left( {x - {a_1}} \right)\left( {x - {a_2}} \right)\left( {x - {a_3}} \right) = {x^3} - \alpha {x^2} + \beta x - {a_1}{a_2}{a_2},\\&g\left( x \right) = \left( {x - {b_1}} \right)\left( {x - {b_2}} \right)\left( {x - {b_3}} \right) = {x^3} - \alpha {x_2} + \beta x - {b_1}{b_2}{b_3}.\end{split}\]不妨设 $ {a_1} \leqslant {a_2} \leqslant {a_3} $,$ {b_1} \leqslant {b_2} \leqslant {b_3} $,则 $ {a_1} \leqslant {b_1} $,需要证明 $ {a_3} \leqslant {b_3}$.
根据已知,$$g\left( {{a_1}} \right) - f\left( {{a_1}} \right) = \left( {{a_1} - {b_1}} \right)\left( {{a_1} - {b_2}} \right)\left( {{a_1} - {b_3}} \right) \leqslant 0.$$若 ${a_3} > {b_3} \geqslant {b_2} \geqslant {b_1}$,则$$g\left( {{a_3}} \right) - f\left( {{a_3}} \right) = \left( {{a_3} - {b_1}} \right)\left( {{a_3} - {b_2}} \right)\left( {{a_3} - {b_1}} \right) > 0,$$矛盾.因此 ${a_3} \leqslant {b_3}$.
答案 解析 备注
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