質問<789>
「「相加、相乗平均の問題」」
日付 2002/2/19
質問者 t2


a>0,b>0,c>0,a+b+c=1の時、(\(a^{3}\))+(\(b^{3}\))+(\(c^{3}\))の最小値を求めよ。
という問題なんですが、教えてください。

お返事(武田)
日付 2002/2/22
回答者 武田

公式  \(a^{3}+b^{3}+c^{3}-3abc=\frac{1}{2}(a+b+c)\{ (a-b)^{2}+(b-c)^{2}+(c-a)^{2}\}\)  より、

\(a^{3}+b^{3}+c^{3}=\frac{1}{2}(a+b+c)\{ (a-b)^{2}+(b-c)^{2}+(c-a)^{2}\} +3abc\)

条件a+b+c=1より

\(=\frac{1}{2}\{ (a-b)^{2}+(b-c)^{2}+(c-a)^{2}\} +3abc\)  

                \((a-b)^{2}\geq 0,(b-c)^{2}\geq 0,(c-a)^{2}\geq 0\) より

\(\geq 3abc=3(\frac{1}{3})^{3}=\frac{1}{9}\)

               等号が成り立つのは、 \(a=b=c=\frac{1}{3}\)  

               (条件a+b+c=1より)のとき。

したがって、最小値は  \(\frac{1}{9}\) となる。

(別解)
相加相乗平均
\(\frac{a+b+c}{3}\geq ^{3}\sqrt{abc}\)
NAMO_EQN__ 160 1 \frac{a+b+c}{3}\geq ^{3}\sqrt{abc}
を利用して、
\(\frac{a^{3}+b^{3}+c^{3}}{3}\geq ^{3}\sqrt{a^{3}b^{3}c^{3}}\)
NAMO_EQN__ 160 1 \frac{a^{3}+b^{3}+c^{3}}{3}\geq ^{3}\sqrt{a^{3}b^{3}c^{3}}
\(a^{3}+b^{3}+c^{3}\geq 3abc\)
NAMO_EQN__ 160 1 a^{3}+b^{3}+c^{3}\geq 3abc
最小値は等号が成り立つときだから、a=b=c
a+b+c=1より、
\(a=b=c=\frac{1}{3}\)
NAMO_EQN__ 160 1 a=b=c=\frac{1}{3}

\(3abc=3(\frac{1}{3})^{3}=\frac{1}{9}\)  ………(答)