3.2.1 基本不等式的证明(课件 学案 练习)高中数学 苏教版(2019)必修 第一册

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3.2.1 基本不等式的证明(课件 学案 练习)高中数学 苏教版(2019)必修 第一册

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(共50张PPT)
3.2.1
基本不等式的证明
(教学方式:深化学习课—梯度进阶式教学)
课时目标
1.掌握基本不等式≤ (a,b≥0),掌握基本不等式的变形及应用.
2.能熟练运用基本不等式来比较两个代数式的大小及证明不等式.
CONTENTS
目录
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课前预知教材·自主落实基础
课堂题点研究·迁移应用融通
课时跟踪检测
课前预知教材·自主落实基础
1.算术平均数、几何平均数
对于正数a,b,我们把称为a,b的_______________,称为a,b的____________.
算术平均数
几何平均数
2.基本不等式
如果a,b是正数,那么 ≤______(当且仅当______时,等号成立).
我们把不等式______________(a,b≥0)称为基本不等式.
a=b
3.两个重要推论
当a,b∈R时,
(1)ab≤(当且仅当a=b时,等号成立);
(2)ab≤(当且仅当a=b时,等号成立).
基础落实训练
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)若a>0,b>0且a≠b,则a+b>2 .(  )
(2)6和8的几何平均数为2.(  )
(3)对任意a,b∈R,a2+b2≥2ab,a+b≥2 均成立.(  )
(4)若a≠0,则a+≥2 =2.(  )
×

×
×
2.不等式a2+1≥2a中等号成立的条件是 (  )
A.a=±1 B.a=1
C.a=-1 D.a=0
解析:当a2+1=2a,即(a-1)2=0,即a=1时,等号成立.

3.已知a,b∈R,则a2+b2与2|ab|的大小关系是 (  )
A.a2+b2≥2|ab| B.a2+b2=2|ab|
C.a2+b2≤2|ab| D.a2+b2>2|ab|

4.若x>0,则函数y=x+(  )
A.有最大值-4 B.有最小值4
C.有最大值-2 D.有最小值2

课堂题点研究·迁移应用融通
题型(一) 利用基本不等式比较大小
[例1] 设0A.aC.a<
解析:法一:∵00,即>a,排除D项,故选B.
法二:取a=2,b=8,则=4,=5,
所以a<[例2] 已知m=a+(a>2),n=2-b2(b≠0),则m,n之间的大小关系是    .
解析:因为a>2,所以a-2>0,
又因为m=a+=(a-2)++2,所以m≥2+2=4,
当且仅当a-2=,即a=3时,等号成立.
由b≠0,得b2≠0,所以2-b2<2,n=2-b2<4,综上可知m>n.
m>n
|思|维|建|模|
利用基本不等式比较大小的注意事项
(1)利用基本不等式比较大小,常常要注意观察其形式(和与积).
(2)利用基本不等式时,一定要注意条件是否满足a,b≥0.
针对训练
1.设0A. B.b C.2ab D.a2+b2
解析:∵ab<,∴ab<,∴2ab<.
∵>0,∴,∴a2+b2>.
∵b-(a2+b2)=(b-b2)-a2=b(1-b)-a2=ab-a2=a(b-a)>0,∴b>a2+b2,∴b最大.

2.已知a,b,c是两两不等的实数,则a2+b2+c2与ab+bc+ac的大小关系是     .
解析:∵a,b,c互不相等,∴a2+b2>2ab,b2+c2>2bc,a2+c2>2ac.∴2(a2+b2+c2)>2(ab+bc+ac),即a2+b2+c2>ab+bc+ac.
a2+b2+c2>ab+bc+ac
[例3] 已知a,b,c是互不相等的正数,且a+b+c=1. 求证:>9.
证明: ∵a,b,c是互不相等的正数,且a+b+c=1,
∴=3+
=3+>3+2+2+2=3+2+2+2=9.
∴>9.
题型(二) 利用基本不等式证明不等式
本例条件不变,求证:>8.
证明:∵a,b,c是互不相等的正数,且a+b+c=1,
∴-1=>0,-1=>0,-1=>0,
∴··=8.
∴>8.
变式拓展
|思|维|建|模|
利用基本不等式证明不等式的两种题型及解题思路
无附加条件 观察要证不等式的结构特征,若不能直接使用基本不等式,则要结合左、右两边的结构特征,进行拆项、变形、配凑(加减项或乘除某个实系数)等,使之满足使用基本不等式的条件
有附加条件 观察已知条件与要证不等式之间的关系,条件的巧妙代换是一种较为重要的变形.另外,解题过程中要时刻注意等号能否取到
针对训练
3.已知a>0,b>0,求证:≥a+b.
证明:∵a>0,b>0,
∴+b≥2=2a,+a≥2=2b,∴+b++a≥2a+2b,
∴≥a+b,当且仅当a=b时,等号成立.
题型(三) 利用基本不等式求简单的最值问题
[例4] 已知x>0,则x-4+的最小值为(  )
A.-2 B.0
C.1 D.2
解析:∵x>0,∴x+-4≥2-4=0,当且仅当x=,即x=2时,等号成立.

[例5] 已知x>2,则x+的最小值为(  )
A.3 B.4
C.5 D.6
解析: ∵x>2,∴x-2>0.∴x+=(x-2)++2≥2+2=6,当且仅当x-2=,即x=4时,等号成立.

 |思|维|建|模|
拼凑法求解最值应注意的问题
(1)拼凑的技巧,以整式为基础,注意利用系数的变化以及等式中常数的调整,做到等价变形;
(2)代数式的变形以拼凑出和或积的定值为目标;
(3)拆项、添项时应注意检验利用基本不等式的条件.
针对训练
4.(多选)下列说法正确的是 (  )
A.x+的最小值为2 B.x2+1的最小值为1
C.x(2-x)的最大值为2 D.x2+的最小值为2-2


解析:当x<0时,x+无最小值,故A错误;因为x2≥0,所以x2+1≥1,故B正确;x(2-x)=-x2+2x=-(x-1)2+1,所以x(2-x)的最大值为1,故C错误;x2+=x2+2+-2≥2 -2=2-2,当且仅当x2+2=,即x2=-2时,等号成立,故D正确.
5.已知a>0,b>0,且ab=9a+b,则ab的最小值为    .
解析:因为a>0,b>0,所以ab=9a+b≥2=6,即ab≥6,解得ab≥36,当且仅当9a=b,即a=2,b=18时,等号成立.
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课时跟踪检测
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1.(多选)下列条件可使≥2成立的有(  )
A.ab>0 B.ab<0
C.a>0,b>0 D.a<0,b<0
解析:根据基本不等式的条件,a,b同号,则>0,>0.

A级——达标评价


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2.下列不等式中正确的是 (  )
A.a+≥4 B.a2+b2≥4ab
C. D.x2+≥2
解析:若a<0,则a+≥4不成立,故A错误; 若a=1,b=1,则a2+b2<4ab,故B错误;若a=4,b=16,则,故C错误;由基本不等式可知D正确.

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3.当x>0时,x+的最小值为(  )
A.3 B.
C.2 D.3
解析:x+≥2=3(当且仅当x=时等号成立).

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4.设m>1,P=m+,Q=5,则P, Q的大小关系为(  )
A.P< Q B.P= Q
C.P≥Q D.P≤Q
解析:因为m>1,所以P=m+=m-1++1≥2+1=5= Q.
当且仅当m-1=,即m=3时,等号成立,故选C.

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5.设M=, N =n3++6,对于任意的n>0,M, N的大小关系为(  )
A.M≥N B.M>N
C.M≤N D.不能确定

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解析:M- N =-n3--6=n3++3n-n3--6=3-6,∵n>0,∴n+≥2=2,当且仅当n=1时,等号成立,∴3-6≥0,∴M≥N.
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6.不等式+(x-2)≥6(其中x>2)中等号成立的条件是    .
解析:当x>2时,+(x-2)≥2=6,等号成立的条件是 =x-2,即(x-2)2=9,解得x=5(x=-1舍去).
x=5
7.已知a>b>c,则与的大小关系为         .
解析:因为a>b>c,所以a-b>0,b-c>0,
所以,当且仅当a-b=b-c时,等号成立.
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8.设x>0,则3-3x-的最大值是    .
解析:∵x>0,∴3x+≥2=2,当且仅当x=时,等号成立.
∴-≤-2,则3-3x-≤3-2.
3-2
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9.(8分)已知a,b,c都是非负实数,试比较与(a+b+c)的大小.
解:由,得(a+b).
同理得(b+c),(a+c).
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所以
[(a+b)+(b+c)+(c+a)]=(a+b+c).
故(a+b+c),当且仅当a=b=c时,等号成立.
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10.(10分)已知a,b,c为不全相等的正实数,求证:a+b+c>.
证明:∵a>0,b>0,c>0,∴.∴,即a+b+c≥.由于a,b,c不全相等,∴等号不成立,∴a+b+c>.
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11.某工厂第一年产量为A,第二年产量的增长率为a,第三年产量的增长率为b,这两年产量的平均增长率为x,则 (  )
A.x= B.x≤
C.x> D.x≥

B级——重点培优
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解析:∵这两年产量的平均增长率为x,
∴A(1+x)2=A(1+a)(1+b).
∴(1+x)2=(1+a)(1+b),a>0,b>0.
∴1+x==1+.
∴x≤,当且仅当1+a=1+b,即a=b时,等号成立.
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12.(多选)设a>0,b>0,则下列不等式一定成立的是 (  )
A.a+b+≥2 B.
C. D.(a+b)≥4
解析:因为a>0,b>0,所以a+b+≥2 ≥2,当且仅当a=b且2,即a=b=时,等号成立,故A一定成立.



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由作差比较法,≥0,可知,故B一定成立.因为a+b≥2 >0, 所以,当且仅当a=b时,等号成立,故C不一定成立.因为(a+b)·=2+≥4,当且仅当a=b时,等号成立,故D一定成立.
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13.(10分)已知a>b>c,你能比较出4与·(a-c)的大小吗
解:(a-c)≥4,理由如下:
因为a-c=(a-b)+(b-c),
所以[(a-b)+(b-c)]=2+,
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又a>b>c,所以a-b>0,b-c>0,
所以≥2,当且仅当,
即b-c=a-b时,等号成立.
则2+≥4.故(a-c)≥4.
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14.(10分)设a,b,c均为正数,且a+b+c=1,证明:
(1)a2+b2+c2≥;
证明:(1)由a+b+c=1,得(a+b+c)2=a2+b2+c2+2ab+2ac+2bc=1,
又由基本不等式可知当a,b,c均为正数时,2ab≤a2+b2,2ac≤a2+c2,2bc≤b2+c2,
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当且仅当a=b=c=时,上述不等式等号均成立,
所以a2+b2+c2+2ab+2ac+2bc≤3a2+3b2+3c2,即3(a2+b2+c2)≥1,
所以a2+b2+c2≥,当且仅当a=b=c=时,等号成立.
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(2)≥1.
证明: 因为a,b,c均为正数,所以+b≥2a,+c≥2b,+a≥2c,当且仅当a=b=c=时,不等式等号均成立,则+b+c+a≥2a+2b+2c,
即≥a+b+c=1,当且仅当a=b=c=时,等号成立.
所以≥1.3.2.1 基本不等式的证明—— (教学方式:深化学习课—梯度进阶式教学)
[课时目标]
1.掌握基本不等式≤(a,b≥0),掌握基本不等式的变形及应用.
2.能熟练运用基本不等式来比较两个代数式的大小及证明不等式.
1.算术平均数、几何平均数
对于正数a,b,我们把称为a,b的____________, 称为a,b的____________.
2.基本不等式
如果a,b是正数,那么≤________(当且仅当________时,等号成立).
我们把不等式____________(a,b≥0)称为基本不等式.
3.两个重要推论
当a,b∈R时,
(1)ab≤(当且仅当a=b时,等号成立);
(2)ab≤2(当且仅当a=b时,等号成立).
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)若a>0,b>0且a≠b,则a+b>2.(  )
(2)6和8的几何平均数为2.(  )
(3)对任意a,b∈R,a2+b2≥2ab,a+b≥2 均成立.(  )
(4)若a≠0,则a+≥2 =2.(  )
2.不等式a2+1≥2a中等号成立的条件是(  )
A.a=±1 B.a=1
C.a=-1 D.a=0
3.已知a,b∈R,则a2+b2与2|ab|的大小关系是(  )
A.a2+b2≥2|ab| B.a2+b2=2|ab|
C.a2+b2≤2|ab| D.a2+b2>2|ab|
4.若x>0,则函数y=x+(  )
A.有最大值-4 B.有最小值4
C.有最大值-2 D.有最小值2
题型(一) 利用基本不等式比较大小
[例1] 设0A.aB.a<<C.a<D.听课记录:
[例2] 已知m=a+(a>2),n=2-b2(b≠0),则m,n之间的大小关系是________.
听课记录:
|思|维|建|模|
利用基本不等式比较大小的注意事项
(1)利用基本不等式比较大小,常常要注意观察其形式(和与积).
(2)利用基本不等式时,一定要注意条件是否满足a,b≥0.  
[针对训练]
1.设0A. B.b
C.2ab D.a2+b2
2.已知a,b,c是两两不等的实数,则a2+b2+c2与ab+bc+ac的大小关系是________________.
题型(二) 利用基本不等式证明不等式
[例3] 已知a,b,c是互不相等的正数,且a+b+c=1. 求证:++>9.
听课记录:
[变式拓展]
本例条件不变,求证:>8.
|思|维|建|模|
利用基本不等式证明不等式的两种题型及解题思路
无附加条件 观察要证不等式的结构特征,若不能直接使用基本不等式,则要结合左、右两边的结构特征,进行拆项、变形、配凑(加减项或乘除某个实系数)等,使之满足使用基本不等式的条件
有附加条件 观察已知条件与要证不等式之间的关系,条件的巧妙代换是一种较为重要的变形.另外,解题过程中要时刻注意等号能否取到
[针对训练]
3.已知a>0,b>0,求证:+≥a+b.
题型(三) 利用基本不等式求简单的最值问题
[例4] 已知x>0,则x-4+的最小值为(  )
A.-2 B.0
C.1 D.2
听课记录:
[例5] 已知x>2,则x+的最小值为(  )
A.3 B.4
C.5 D.6
听课记录:
 |思|维|建|模|
拼凑法求解最值应注意的问题
(1)拼凑的技巧,以整式为基础,注意利用系数的变化以及等式中常数的调整,做到等价变形;
(2)代数式的变形以拼凑出和或积的定值为目标;
(3)拆项、添项时应注意检验利用基本不等式的条件.
[针对训练]
4.(多选)下列说法正确的是(  )
A.x+的最小值为2
B.x2+1的最小值为1
C.x(2-x)的最大值为2
D.x2+的最小值为2-2
5.已知a>0,b>0,且ab=9a+b,则ab的最小值为________.
3.2.1 基本不等式的证明
?课前预知教材
1.算术平均数 几何平均数
2. a=b ≤
[基础落实训练] 1.(1)√ (2)×  (3)× (4)× 2.B 3.A 4.B
?课堂题点研究
 [题型(一)]
[例1] 选B 法一:∵0∴a<又-a=(-)>0,
即>a,排除D项,故选B.
法二:取a=2,b=8,
则=4,=5,
所以a<<<b. 故选B.
[例2] 解析:因为a>2,所以a-2>0,
又因为m=a+=(a-2)++2,
所以m≥2+2=4,当且仅当a-2=,即a=3时,等号成立.由b≠0,得b2≠0,所以2-b2<2,n=2-b2<4,综上可知m>n.
答案:m>n
[针对训练]
1.选B ∵ab<2,∴ab<,
∴2ab<.
∵ >>0,∴ >,
∴a2+b2>.
∵b-(a2+b2)=(b-b2)-a2=b(1-b)-a2=ab-a2=a(b-a)>0,
∴b>a2+b2,∴b最大.
2.解析:∵a,b,c互不相等,∴a2+b2>2ab,b2+c2>2bc,a2+c2>2ac.
∴2(a2+b2+c2)>2(ab+bc+ac),
即a2+b2+c2>ab+bc+ac.
答案:a2+b2+c2>ab+bc+ac
 [题型(二)]
[例3] 证明:∵a,b,c是互不相等的正数,且a+b+c=1,
∴++=++=3++++++=3+++>3+2 +2 +2=3+2+2+2=9.
∴++>9.
[变式拓展]
证明:∵a,b,c是互不相等的正数,
且a+b+c=1,
∴-1=>0,-1=>0,
-1=>0,
∴=··>=8.
∴>8.
[针对训练]
3.证明:∵a>0,b>0,
∴+b≥2=2a,+a≥2 =2b,
∴+b++a≥2a+2b,
∴+≥a+b,当且仅当a=b时,等号成立.
 [题型(三)]
[例4] 选B ∵x>0,∴x+-4≥2 -4=0,当且仅当x=,即x=2时,等号成立.
[例5] 选D ∵x>2,∴x-2>0.∴x+=(x-2)++2≥2+2=6,当且仅当x-2=,即x=4时,等号成立.
[针对训练]
4.选BD 当x<0时,x+无最小值,故A错误;因为x2≥0,所以x2+1≥1,故B正确;x(2-x)=-x2+2x=-(x-1)2+1,所以x(2-x)的最大值为1,故C错误;x2+=x2+2+-2≥2 -2=2-2,当且仅当x2+2=,即x2=-2时,等号成立,故D正确.
5.解析:因为a>0,b>0,所以ab=9a+b≥2=6,即ab≥6,
解得ab≥36,当且仅当9a=b,即a=2,b=18时,等号成立.
答案:36课时跟踪检测(十二) 基本不等式的证明
(满分90分,A级选填小题每题5分,B级选填小题每题6分)
A级——达标评价
1.(多选)下列条件可使+≥2成立的有(  )
A.ab>0 B.ab<0
C.a>0,b>0 D.a<0,b<0
2.下列不等式中正确的是(  )
A.a+≥4 B.a2+b2≥4ab
C.≥ D.x2+≥2
3.当x>0时,x+的最小值为(  )
A.3 B.
C.2 D.3
4.设m>1,P=m+,Q=5,则P,Q的大小关系为(  )
A.P<Q B.P=Q
C.P≥Q D.P≤Q
5.设M=3,N=n3++6,对于任意的n>0,M,N的大小关系为(  )
A.M≥N B.M>N
C.M≤N D.不能确定
6.不等式+(x-2)≥6(其中x>2)中等号成立的条件是__________.
7.已知a>b>c,则 与的大小关系为________________.
8.设x>0,则3-3x-的最大值是________.
9.(8分)已知a,b,c都是非负实数,试比较 ++与(a+b+c)的大小.
10.(10分)已知a,b,c为不全相等的正实数,求证:a+b+c>++.
B级——重点培优
11.某工厂第一年产量为A,第二年产量的增长率为a,第三年产量的增长率为b,这两年产量的平均增长率为x,则(  )
A.x= B.x≤
C.x> D.x≥
12.(多选)设a>0,b>0,则下列不等式一定成立的是(  )
A.a+b+≥2 B.2≤
C.≥ D.(a+b)≥4
13.(10分)已知a>b>c,你能比较出4与+·(a-c)的大小吗?
14.(10分)设a,b,c均为正数,且a+b+c=1,证明:
(1)a2+b2+c2≥;
(2)++≥1.
课时跟踪检测(十二)
1.选ACD 根据基本不等式的条件,a,b同号,则>0,>0.
2.选D 若a<0,则a+≥4不成立,故A错误;
若a=1,b=1,则a2+b2<4ab,故B错误;若a=4,b=16,则<,故C错误;由基本不等式可知D正确.
3.选D x+≥2=3(当且仅当x=时等号成立).
4.选C 因为m>1,所以P=m+=m-1++1≥2+1=5=Q.当且仅当m-1=,即m=3时,等号成立,故选C.
5.选A M-N=3-n3--6=n3+++3n-n3--6=3-6,
∵n>0,∴n+≥2 =2,当且仅当n=1时,等号成立,∴3-6≥0,∴M≥N.
6.解析:当x>2时,+(x-2)≥2 =6,等号成立的条件是 =x-2,即(x-2)2=9,解得x=5(x=-1舍去).
答案:x=5
7.解析:因为a>b>c,所以a-b>0,b-c>0,
所以=≥,当且仅当a-b=b-c时,等号成立.
答案:≤
8.解析:∵x>0,∴3x+≥2=2,当且仅当x=时,等号成立.
∴-≤-2,则3-3x-≤3-2.
答案:3-2
9.解:由≤ ,
得 ≥(a+b).
同理得 ≥(b+c), ≥(a+c).
所以++≥[(a+b)+(b+c)+(c+a)]=(a+b+c).
故++≥(a+b+c),当且仅当a=b=c时,等号成立.
10.证明:∵a>0,b>0,c>0,∴≥,≥,≥.∴++≥++,即a+b+c≥++.由于a,b,c不全相等,∴等号不成立,∴a+b+c>++.
11.选B ∵这两年产量的平均增长率为x,
∴A(1+x)2=A(1+a)(1+b).
∴(1+x)2=(1+a)(1+b),a>0,b>0.
∴1+x=≤=1+.
∴x≤,当且仅当1+a=1+b,即a=b时,等号成立.
12.选ABD 因为a>0,b>0,所以a+b+≥2 +≥2,当且仅当a=b且2=,即a=b=时,等号成立,故A一定成立.由作差比较法,-=≥0,可知2≤,故B一定成立.因为a+b≥2 >0, 所以≤=,当且仅当a=b时,等号成立,故C不一定成立.因为(a+b)·=2++≥4,当且仅当a=b时,等号成立,故D一定成立.
13.解:(a-c)≥4,理由如下:
因为a-c=(a-b)+(b-c),
所以[(a-b)+(b-c)]=2++,
又a>b>c,所以a-b>0,b-c>0,
所以+≥2,当且仅当=,
即b-c=a-b时,等号成立.
则2++≥4.
故(a-c)≥4.
14.证明:(1)由a+b+c=1,得(a+b+c)2=a2+b2+c2+2ab+2ac+2bc=1,
又由基本不等式可知当a,b,c均为正数时,2ab≤a2+b2,2ac≤a2+c2,2bc≤b2+c2,
当且仅当a=b=c=时,上述不等式等号均成立,所以a2+b2+c2+2ab+2ac+2bc≤3a2+3b2+3c2,即3(a2+b2+c2)≥1,
所以a2+b2+c2≥,当且仅当a=b=c=时,等号成立.
(2)因为a,b,c均为正数,
所以+b≥2a,+c≥2b,+a≥2c,当且仅当a=b=c=时,不等式等号均成立,
则+++b+c+a≥2a+2b+2c,
即++≥a+b+c=1,当且仅当a=b=c=时,等号成立.
所以++≥1.

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