x,y ja z ovat positiivisia reaalilukuja ja ja x+y+z = 3 ..
Todista että
sqrt(x) + sqrt(y) + sqrt(z) >= xy + yz + zx .
Todista että
sqrt(x) + sqrt(y) + sqrt(z) >= xy + yz + zx .
Todista epäyhtälö
Anonyymi-ap
12445
0Äänestä
Muut lukivat myös
Ketjusta on poistettu 3 sääntöjenvastaista viestiä.
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 12
Vanhimmat
Tehdään muuttujanvaihdos x=1+a, y=1+b, z=1+c, jotta "tarkasteltava kohta" (eli se, jossa epäyhtälö on yhtälö), siirtyy origoon.
Nyt pitää osoittaa että kaikille a,b,c>-1, joille a+b+c=0, pätee
sqrt(1+a) + sqrt(1+b) + sqrt(1+c) >= ab + bc + ca + 3.
Käytetään neliöjuurelle arviota sqrt(1+x) >= 1 + 1/2*(x-x^2):
sqrt(1+a) + sqrt(1+b) + sqrt(1+c)
>= 3 + 1/2(a+b+c) - 1/2*(a^2+b^2+c^2)
= 3 - 1/2*(a^2+b^2+c^2).
Riittää siis osoittaa, että
a^2+b^2+c^2 + 2(ab + bc + ca) <= 0.
Mutta tämähän on itseasiassa yhtälö:
0 = (a+b+c)^2 = a^2+b^2+c^2 + 2(ab + bc + ca).
Jos a+b+c = 0 kuten sinulla on, niin sen neliökin = 0.
a^2 + b^2 +c^2 = - 2(ab+bc+ca)
a^2+b^2+c^2 >= 0. Siis ab+bc+ca <= 0
Olet todistanut että sqrt(x) + sqrt(y) + sqrt(z) >= luku, joka on < = 3 etkä sitä mitä pyydettiin.
Huomaa kolmonen tuolla 4. rivin oikealla puollella. Se tulee siitä kun
xy+yz+zx
= (1+a)(1+b) + (1+b)(1+c) + (1+c)(1+a)
= 3 + 2*(a+b+c) + ab+bc+ca
= 3 + ab+bc+ca.
Se kumoutuu 8. rivin kolmosen kanssa ja päädytään 10. riviin.
Todistettavan epäyhtälön oikea puoli on ab + bc + ca + 3, joten ihan oikeaa asiaa on todistettu. Toki on helppo nähdä, että alkuperäisen epäyhtälön oikea puoli on enimmillään 3, mutta tämä ei tee todistuksesta väärää.
Sait tuossa tuloksen, että
sqrt(1+a) + sqrt(1+b) + sqrt(1+c ) >= 3 - 1/2*(a^2+b^2+c^2)
Mutta a^2 + b^2 + c^2 > = 0
joten tuo neliöjuurien summa > = luku, joka on korkeintaan 3.
Dixi
Olet todistanut, että
sqrt(x)+sqrt(y) + sqrt(z) >= ((x-1)(y-1) + (y-1) (z-1) + (z-1) (x-1) + 3 =
6+xy + yz + zx - 2x - 2y - 2z = xy + yz + zx + 6 - 2*3 = xy + yz + zx
Oikealtahan tuo näyttää.
Aloittaja-anonyymi
Mutta lukijoille voisi selventää mistä sait tuon arvion
sqrt(1+x) >= 1 + 1/2 (x-x^2). Kyllähän se tosi on.
Sen voi ihan funktiota tutkimalla. Tavallaan laitetaan suurin mahdollinen paraabeli neliöjuuren alle (koskettaa -1:ssä ja 0:ssa).
Tässä toinen todistus:
Keskiarvoepäyhtälöstä seuraa, että
x^2 + sqrt(x) + sqrt(x) >= 3 x. Samanlainen epäyhtälö pätee muuttujille y ja z. Laskemalla nämä yhteen ja muistaen, että x+y+z = 3, saadaan
x^2+y^2+z^2 + 2*( sqrt(x) + sqrt(y) + sqrt(z) ) >= 3 (x+y+z) = (x+y+z)^2 =
x^2 + y^2 + z^2 + 2 x y + 2 yz + 2 zx
mot
Aloittaja-anonyymi
O n n e a v a a n k e v ä ä n y l i o p p i l a s m a t e m a t i i k a n k i r j o i t u k s i i n
Ai niin AM-GM, ja kuutiojuuren alle tulee x^3. Sehän onkin kätevää.
Liekö koko lausekkeelle jotain Cauchy-Schwarz tms. tyyppistä todistusta (että ei yksittäisiä termejä arvioida)? Oikea puoli näyttää painotetulta keskiarvolta,
C-Sch ei oikein ole tuon muotoinen. Enpä usko että siitä löytyisi todistus. Vaan eihän sitä koskaan tiedä mitä joku saattaa keksiä!