Тема . Классические неравенства

Неравенство КБШ для наборов, КБШ для дробей (неравенство Седракяна)

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела классические неравенства
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#80224

Пусть a2+ b2+c2 = 2.  Докажите неравенство a +b+ c≤ abc+ 2.

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Нам необходимо воспользоваться условием на сумму квадратов. Какое классическое неравенство позволяет оценить сумму переменных при заданной сумме квадратов?

Подсказка 2

Неравенство Коши-Буняковского-Шварца. Достаточно ли применить его к сумме переменных?

Подсказка 3

Нет, в этом случае нам необходимо будет доказывать неравенство √6 <= abc + 2, что даже при условии на сумму квадратов — неверно. Как КБШ можно применить иначе?

Подсказка 4

Давайте перенесем abc в левую часть (оценивать выражение константой обычно приятнее). Тогда левая часть имеет вид (b + c) + a(1 - bc). Каким образом ее можно оценить с помощью КБШ?

Подсказка 5

Левая часть равна (b + c) + a(1 - bc) и не превосходит √((b + c)² + a²)(1 + (1 - bc)²). Наконец, мы можем воспользоваться условием на сумму квадратов. Какой вид имеет неравенство? Как можно упростить его вид?

Подсказка 6

Теперь в неравенстве участвует только выражение bc. Давайте сделаем замену x = 1 - bc. Какой вид имеет неравенство? Как его можно проверить?

Подсказка 7

После раскрытия скобок и приведения подобных получим, что достаточно проверить, что 4x² - 2x - 2x³ <= 0. Как это можно сделать?

Подсказка 8

Достаточно разложить левую часть на множители -2x(x-1)²(а почему же x неотрицательный?).

Показать доказательство

Первое решение.

Поймём для начала что-то про bc.  Перепишем равенство из условия в виде  2  2      2
b + c =2− a .  К тому же верна следующая цепочка неравенств

     2   2     2
2bc≤b + c = 2− a ≤ 2

Значит, получаем, что bc ≤1.  Перенесём теперь abc  в левую сторону и запишем КБШ

              ∘-----2---2--2-------2-  ∘ ---------------2-
b+c +a(1− bc)≤ ((b+ c) +a )(1 + (1− bc))=  (2+ 2bc)(1 +(1− bc) )

Получаем, что нам надо доказать следующее неравенство ∘ (2-+2bc)(1+(1−-bc)2)≤2.  Возведём в квадрат, сделаем замену 1− bc= x,  где x  неотрицательный, и сделаем преобразования

          2
(4− 2x)(1+x )≤ 4

 2        3
4x  − 2x− 2x ≤0

−2x(x − 1)2 ≤0

Последнее неравенство верно, поэтому получаем, что и наше исходное неравенство доказано. ______________________________________________

Второе решение.

Равенство переписывается в виде p2− 2q =2,  а неравенство в виде p≤ r+ 2.  Зафиксируем p  и q,r  достигает минимального значения, если

i) в тройке (a,b,c)  одно из чисел равно нулю. Без ограничений общности, считаем, что c= 0.  Тогда a2+b2 = 2,  а неравенство имеет вид a+ b≤ 2,  последнее следует из неравенства между средним квадратичным и арифметическим для чисел a  и b.

ii) в тройке (a,b,c)  нашлась пара равных. Без ограничений общности, будем считать, что a =c.  В этом случае 2a2+ b2 = 2,  следовательно a ≤1,  а неравенство имеет вид

2a+b≤ a2b+2

2(a− 1) ≤b(a2 − 1)

2≥ b(a +1)

4 ≥b2(a +1)2

Выразим b2  из выражения 2a2+b2 = 2

4≥ (2− 2a2)(a2+ 2a+1)

a4+2a3− 2a+1 ≥0

Последнее является суммой неравенств a4 ≥0  и неравенства о средних

          3   ∘3-3--
1∕2+1∕2+ 2a ≥3  a ∕2 >2a

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!