已知a>b>ca>b>c,若1a−b+4b−c⩾ma−c\dfrac{1}{a-b}+\dfrac{4}{b-c}\geqslant\dfrac{m}{a-c}恒成立,则mm的最大值为()(\quad)
A. 33
B. 44
C. 88
D. 99

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完整解法

1. 引入新变量简化代数式结构

因为 a>b>ca>b>c,所以 a−b>0a-b>0,b−c>0b-c>0,a−c>0a-c>0。
令 x=a−b>0x = a-b > 0,y=b−c>0y = b-c > 0,则 a−c=(a−b)+(b−c)=x+ya-c = (a-b) + (b-c) = x+y。
原不等式 1a−b+4b−c⩾ma−c\dfrac{1}{a-b}+\dfrac{4}{b-c}\geqslant\dfrac{m}{a-c} 可化简为:
1x+4y⩾mx+y\dfrac{1}{x} + \dfrac{4}{y} \geqslant \dfrac{m}{x+y} 恒成立。

2. 分离参数,转化为求函数最值问题

由于 x+y>0x+y>0,将不等式两边同乘以 x+yx+y,得:
m⩽(x+y)(1x+4y)m \leqslant (x+y)\left(\dfrac{1}{x} + \dfrac{4}{y}\right) 恒成立。
因此,求 mm 的最大值,即求式子 (x+y)(1x+4y)(x+y)\left(\dfrac{1}{x} + \dfrac{4}{y}\right) 在 x>0,y>0x>0, y>0 时的最小值。

3. 利用基本不等式求出表达式的最小值并得出结论

展开目标代数式:
(x+y)(1x+4y)=1+4xy+yx+4=5+(4xy+yx)(x+y)\left(\dfrac{1}{x} + \dfrac{4}{y}\right) = 1 + \dfrac{4x}{y} + \dfrac{y}{x} + 4 = 5 + \left(\dfrac{4x}{y} + \dfrac{y}{x}\right)。
因为 x>0,y>0x>0, y>0,所以 4xy>0\dfrac{4x}{y} > 0 且 yx>0\dfrac{y}{x} > 0。
由基本不等式得:
4xy+yx⩾24xy⋅yx=4\dfrac{4x}{y} + \dfrac{y}{x} \geqslant 2\sqrt{\dfrac{4x}{y} \cdot \dfrac{y}{x}} = 4。
当且仅当 4xy=yx\dfrac{4x}{y} = \dfrac{y}{x},即 y=2xy = 2x 时,等号成立。
所以 (x+y)(1x+4y)⩾5+4=9(x+y)\left(\dfrac{1}{x} + \dfrac{4}{y}\right) \geqslant 5 + 4 = 9。
因此 m⩽9m \leqslant 9,即 mm 的最大值为 99。
故正确选项为 D。

答案

D

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