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四個實根

謝謝鋼琴老師提供解答! 個人悟性較差,有一處想不明白,還請高明指導:


鋼琴老師解答依據之柯西不等式,右式為變數型態,則等號成立之時,何以得知其為最小值?


例如本題最小值為四個實根同為 1 (或同為 -1)之時。現我假定另有4個不全相等之正實數 p,q,r,s,滿足 pq+pr+ps+qr+qs+rs - pqrs ≥ 5 (從而可作為原方程式之四個實根) 且 pqrs <1。現我將  p,q,r,s 套用入鋼琴老師解答依據之柯西不等式,則因 p,q,r,s 不全相等,故等號不成立,但此時右式亦 < 16,則此 p,q,r,s 所構成之左式 (即"目標函數"),如何得知必 ≥ 16?  又如果反駁我舉的這種情形,說此時可以用 p,q,r,s 之幾何平均數來取代 p,q,r,s 為"新的"四根可使左式進一步變小(因此時右式不變,而等號可成立),但如此一來可能無法滿足 b-d ≥ 5 之條件(尤其是當我取的 p,q,r,s,滿足 pq+pr+ps+qr+qs+rs - pqrs = 5 時)。


我相信答案是對的,但鋼琴老師的解法邏輯上我想不懂,懇請指導為感!

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