неравенство

  • Задачи для средней лиги по 10 баллов каждая для средних и старших!

     

    1. If a_1 . a_2 . .... . a_n = 1 and this numbers are positive numbers. Prove that:  (1+a_1)(1+a_2)(1+a_3) ... (1+a_n\ge 2^n
    2. If x+y+z \ge xyz Prove that:
      x^2+y^2+z^2 \ge xyz .
    3. a,b,c are positive reals and abc=1. Prove that:

      1) \sqrt{\frac{a+b}{c(c+1)}}+\sqrt{\frac{b+c}{a(a+1)}}+\sqrt{\frac{c+a}{b(b+1)}} \ge 3

      2) \sqrt{\frac{a(a+1)}{b+c}}+\sqrt{\frac{b(b+1)}{c+a}}+\sqrt{\frac{c(c+1)}{a+b}} \geq 3
    4. Let a,b,c be positive real numbers. Prove that :
      \frac{a}{\sqrt{b+c}}+\frac{b}{\sqrt{c+a}}+\frac{c}{\sqrt{a+b}}\geq\sqrt{\frac{3}{2}(a+b+c)}
    5. abc(a+b+c)=3;
      a,b,c are posıtıve real numbers.Prove that:
      (a+b)(b+c)(c+a) \ge 8 .When does equalıty hold?
    6. a,b and c reel numbers >0 then:
      \sqrt{\frac{2a}{a+b}}+\sqrt{\frac{2b}{b+c}}+\sqrt{\frac{2c}{a+c}}\leq 3
    7. a,b,c real postive numbers. such that a+b+c=1. providet that
      \sum_{cyc}{\sqrt\frac{ab}{ab+c}}\leq \frac{3}{2}
    8. Prove that for all positive real numbers a,b,c which satisfy: abc=1
      \frac{1+ab}{1+a}+\frac{1+bc}{1+b}+\frac{1+ac}{1+c} \ge 3
          Решений: 2
  • Задачи для средних по 10 баллов!

    Задачи для старших по 7 баллов!

    Задача 1

    Докажите неравенство: 

    $\frac{a^3}{a^2+ab+b^2}+\frac{b^3}{b^2+bc+c^2}+\frac{c^3}{c^2+ca+a^2} > \frac{a+b+c}{3}$

    (a, b, c - положительные числа).   

    Задача 2

    Докажите неравенство для положительных значений переменных:
    (a + 1)(b + 1)(a + c)(b + c) $ \geqslant$ 16abc.

    Задача 3

    Докажите неравенство для положительных значений переменных:
    (a + b + c)(a2 + b2 + c2) $ \geqslant$ 9abc.

    Задача 4

    a, b, c — длины сторон треугольника. Докажите, что сумма чисел a/(b + c – a), b/(c + a – b) и c/(a + b – c) больше или равна 3.

    Задача 5

    Для положительных чисел x1, x2, .. , xn докажите неравенство

    (1+x1)(1+x1+x2).. (1+x1+x2+.. +xn)

    Задача 6

    Для некоторых положительных чисел x и y выполняется неравенство x2+y3 x3+y4 . Докажите, что x3+y32 .

    Задача 7

    Положительные числа a, b, c таковы, что abc=1.
    Докажите неравенство:

    $\frac{1}{1+a+b} + \frac{1}{1+b+c} +\frac{1}{1+c+a} <1$

    Задача 8

    Про положительные числа a, b, c известно, что (1/a)+(1/b)+(1/c)>a+b+c. Докажите, что a+b+c>3abc.

  •  

    Каждая задача по 7 баллов!

     

    Задача 1

    Произведение положительных чисел х , у и z равно 1 . Докажите, что (2 + х)(2 + у)(2 + z)  27 .

    Задача 2

    Докажите, что для любого x>0 и натурального n выполнено неравенство 

    1+xn+1.

    Задача 3

    Докажите, что при любых  имеет место неравенство: .

    Задача 4

     - положительные числа. Докажите, что

    Задача 5

    Докажите, что если 0 < a , b < 1 , то  < .

    Задача 6

    Известно, что x12 + x22 +...+ x62 = 6 и x1 + x2 +...+ x6 = 0 . Докажите, что x1 x2 .. x6   .

    Задача 7

    Докажите, что если x > 0, y > 0, z > 0 и x2 + y2 + z2 = 1, то  и укажите, в каком случае достигается равенство.

    Задача 8

    Найдется ли такое n, при котором summa drobej? А больше 1000?

    Задача 9

    Докажите, что  при любых  и .

    Задача 10

    Сумма положительных чисел a,b,c равна 3. Докажите, что ++  ab+bc+ac .

    Задача 11

    Для неотрицательных чисел x и y , не превосходящих 1, докажите, что 

     +    .

    Задача 12

    Даны рациональные положительные p, q, причем $ {\frac{1}{p}}$ + $ {\frac{1}{q}}$ = 1. Докажите, что для положительных a и b выполняется неравенство

    ab $\displaystyle \leqslant$ $\displaystyle {\frac{a^p}{p}}$ + $\displaystyle {\frac{b^q}{q}}$.

    Задача 13

    Докажите неравенства: 

    а) n(x1 +...+ xn$ \geqslant$ ($ \sqrt{x_1}$ +...+ $ \sqrt{x_n}$)2

    б) $ {\dfrac{n^3}{(x_1+\ldots+x_n)^2}}$ $ \leqslant$ $ {\dfrac{1}{x_1^2}}$ +...+ $ {\dfrac{1}{x_n^2}}$

    в) nx1...xn $ \leqslant$ x1n +...+ xnn

    г) Неравенство Минковского.

    (x1 +...+ xn)$\displaystyle \left(\vphantom{\dfrac{1}{x_1}+\ldots+\dfrac{1}{x_n}}\right.$$\displaystyle {\dfrac{1}{x_1}}$ +...+ $\displaystyle {\dfrac{1}{x_n}}$$\displaystyle \left.\vphantom{\dfrac{1}{x_1}+\ldots+\dfrac{1}{x_n}}\right)$ $\displaystyle \geqslant$ n2.

    Значения переменных считаются положительными.

    Задача 14

    Для некоторых положительных чисел x и y выполняется неравенство x2+y3 x3+y4 . Докажите, что x3+y32 .

    Задача 15

    a, b, c — длины сторон треугольника. Докажите, что сумма чисел a/(b + c – a), b/(c + a – b) и c/(a + b – c) больше или равна 3.

    Задача 16

    Положительные числа a, b, c таковы, что abc=1. 
    Докажите неравенство: 
    1/(1+a+b) + 1/(1+b+c) + 1/(1+c+a) < 1.  

    Задача 17

    Даны положительные числа a1, a2, .., an . Известно, что a1+a2+..+an  . Докажите, что (1+a1)·(1+a2)·..·(1+an)<2.

    Задача 18

    Числа x1, x2, .., xn таковы, что x1 x2 ..  xn  0 и 

    ++.. +  = 1.
    Докажите, что x12 + x22 + .. + xn2 1.

    Задача 19

    Положительные числа a, b, c таковы, что a2+b2-ab=c2

    Докажите, что (a-c)(b-c)<0.

    Задача 20

    Докажите, что среди всех треугольников с фиксированным полупериметром p наибольшую площадь имеет правильный треугольник. 

          Решений: 3
  •  

    Доказать, что

    \frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_n}{n} \geqslant \sqrt[n]{x_1 x_2 \ldots x_n}

    для любых неотрицательных чисел x_1, x_2, \ldots, x_n.

    ИНТУИЦИЯ. Нам надо будет, в ШАГЕ, связать каким-то образом \frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_{n + 1}}{n + 1} с \frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_n}{n}. Заметим, что если у нас есть среднее арифметическое n чисел и если к ним добавить n + 1 число, равное среднему арифметическому, то среднее арифметическое n + 1 таких чисел будет равно среднему арифметическому n чисел. Например, если у нас есть числа 3 и 5, то если к ним добавить их среднее арифметическое, число 4, то среднее арифметическое 3,4,5 останется4.

    \frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_{k - 1} + \frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_{k - 1}}{k - 1}}{k} = \frac{(k - 1)x_1 + (k - 1)x_2 + \ldots + (k - 1)x_{k - 1} + x_1 + x_2 + \ldots + x_{k - 1}}{(k - 1)k} =

    = \frac{kx_1 + kx_2 + \ldots + kx_{k - 1}}{(k - 1)k} = \frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_{k - 1}}{k - 1}.

    Однако, каким образом мы может добавить число, которое нам вздумается? Ведь мы должны доказать ПЕРЕХОД для любых k + 1 чисел. Значит нам нужно сначала как-то «сократить» количество с k + 1. Для этого полезно следующие наблюдение. Мы можем сгруппировать числа парами, и тогда количество чисел уменьшиться и мы сможем добавить нужные нам числа.

    Однако делать это нужно аккуратно. Так, если у нас есть нечётное количество чисел, то у нас останется «лишнее» число. Заметим, что добавлением нуля проблему не решишь, например,

    \frac{x_1 + x_2 + x_3}{3} = \frac{(x_1 + x_2) + (x_3 + 0)}{3},

    и, несмотря на то, что у нас есть две пары, то есть с числителем дроби всё вроде бы в порядке, у нас проблема со знаменателем, нам нужно, чтобы в знаменателе было 2, а не 3. Попытка

    \frac{2}{3} \cdot \frac{(x_1 + x_2) + (x_3 + 0)}{2} = \frac{2}{3}\sqrt[2]{(x_1 + x_2)(x_3 + 0)}

    ни к чему не приводит, получили и корень не той степени, и неправильное подкоренное выражение, и коэффициент \frac{2}{3}, с которым вообще непонятно, что делать. Значит, нужно искать другой путь. А что, если в числитель «поднять» из знаменателя 3?

    2 \cdot \frac{\frac{(x_1 + x_2) + (x_3 + 0)}{3}}{2} = 2 \cdot \frac{\frac{(x_1 + x_2)}{3} + \frac{(x_3 + 0)}{3}}{2} = 2\sqrt[2]{\frac{(x_1 + x_2)}{3}\frac{(x_3 + 0)}{3}}.

    Получили \frac{x_1 + x_2 + x_3}{3} = 2\sqrt[2]{\frac{(x_1 + x_2)}{3}\frac{(x_3 + 0)}{3}}.

    Если бы в подкорневом выражении вместо умножения на x3 было бы сложение, то мы бы имели бы одно и то же выражение в разной степени (отвлекаясь от двойки) и могли бы дальше что-то делать. А так…

    Давайте посмотрим на этот путь при чётных n. Но и этого недостаточно, например, для n = 6 мы будем иметь

    \frac{x_1 + x_2 + x_3 + x_4 + x_5 + x_6}{6} = \frac{(x_1 + x_2) + (x_3 + x_4) + (x_5 + x_6)}{6}

    Чтобы могли применить ММИ, нужно чтобы в знаменателе было x3 (так как x3 пары), но 6 = 2 \cdot 3, поэтому получим

    \frac{\frac{(x_1 + x_2)}{2} + \frac{(x_3 + x_4)}{2} + \frac{(x_5 + x_6)}{2}}{3}.

    Однако для n = 3 невозможно применить индукцию, так как 3 — число нечётное.

    Попутно можно заметить, что никакие числа у нас теперь «не торчат». Если бы мы могли применить ММИ, то получили бы выражение \sqrt[3]{\frac{(x_1 + x_2)}{2}\frac{(x_3 + x_4)}{2}\frac{(x_5 + x_6)}{2}}. И тут мы можем применить снова неравенство Коши для n = 1 и получить \sqrt[3]{\sqrt[2]{(x_1 \cdot x_2)}\sqrt[2]{(x_3 \cdot x_4)}\sqrt[2]{(x_5 \cdot x_6)}} = \sqrt[6]{x_1 \cdot x_2 \cdot x_3 \cdot x_4 \cdot x_5 \cdot x_6}, и утверждение доказано. Вполне возможно, что мы натолкнулись на плодотворную идею. Для чётного n = 2s мы можем разбить числитель на s разных пар и «поднять» из знаменателя 2, то есть если наши пары будут выглядеть как \frac{(x_i + x_{i + 1})}{2}. Однако, число в знаменателе должно подходить к применению ММИ.


    Значит n должно быть чётным, и при том «настолько» чётным, чтобы мы могли применить к нему индукцию (чтобы \frac{n}{2} было тоже чётным). Может быть достаточно взять n = 4s? Попробуем:

    для n = 12 мы будем иметь

    \frac{x_1 + x_2 + x_3 + x_4 + x_5 + x_6 + x_7 + x_8 + x_9 + x_{10} + x_{11} + x_{12}}{12} =

    =\frac{\frac{x_1 + x_2}{2}\frac{x_3 + x_4}{2}\frac{x_5 + x_6}{2}\frac{x_7 + x_8}{2}\frac{x_9 + x_10}{2}\frac{x_11 + x_12}{2} }{6}.

    И для применения ММИ 6 должно делиться на 4. Если устранить это препятствие, то всё получится:

    \sqrt[3]{\frac{x_1 + x_2}{2}\frac{x_3 + x_4}{2}\frac{x_5 + x_6}{2}\frac{x_7 + x_8}{2}\frac{x_9 + x_{10}}{2}\frac{x_{11} + x_{12}}{2}} =

    = \sqrt[3]{ \sqrt[2]{x_1 \cdot x_2}\sqrt[2]{x_3 \cdot x_4}\sqrt[2]{x_5 \cdot x_6}\sqrt[2]{x_7 \cdot x_8}\sqrt[2]{x_9 \cdot x_{10}}\sqrt[2]{x_{11} \cdot x_{12}}} =

    = \sqrt[6]{ x_1 \cdot x_2 \cdot x_3 \cdot x_4 \cdot x_5 \cdot x_6 \cdot x_7 \cdot x_8 \cdot x_9 \cdot x_{10} \cdot x_{11} \cdot x_{12}})

    Значит, нам нужно выбрать «настолько чётное n» (делиться на 8?), что половина его также будет «настолько чётным». Как мы уже убедились кратность двум или четырём недостаточно. А что, если n будет состоять из степеней двойки, то есть существует такое s, что n = 2s? В таком случае половина n также будет состоять из степеней двойки, так как \frac{n}{2} = \frac{2^s}{2} = 2^{s-1}. Вроде как должно сработать. Это довольно общее замечание, если вы хотите доказать что-то для чётных n, то сначала вы должны доказать это для степени двойки, n = 2s.

    Итак, опишем схему доказательства.

    1. Сначала, докажем тождество для степени двойки n = 2s для y_1 = \frac{x_1 + x_2}{2},\ y_2 = \frac{x_3 + x_4}{2},\ \ldots,\ y_{2^s} = \frac{x_{2^{s + 1}-1} + x_{2^{s + 1}}}{2}. Идею доказательства смотри выше.
    2. Доказав для чисел вида 2s, нужно распространить доказательства для всех чисел. Выберем любое k такое, что 2^k \geqslant n. Для 2k неравенство доказано. Значит, мы должны доказать тождество и для 2k − 1 (тогда оно будет верно и для 2k − 2, и так далее, пока не доберёмся до n).
    3. Затем, предположив, что тождество верно для n = k, нужно доказать его для n = k − 1. Идея доказательства состоит в добавлении k-го элемента, равного среднему арифметическому.

    Решение

    Сначала ММИ докажем это равенство для всех n, равных степени двойки.

    БАЗА: нужно показать, что \frac{x_1 + x_2}{2} \geqslant \sqrt {x_1 x_2}. Действительно,

    \frac{x_1 + x_2}{2} - \sqrt {x_1 x_2} = \frac{x_1 + x_2 - 2\sqrt {x_1 x_2}}{2} = \frac{(\sqrt {x_1} - \sqrt {x_2})^2}{2} \geqslant 0.

    ПРЕДПОЛОЖИМ, что мы умеем доказывать неравенство при n = 2k. Докажем его для n = 2k + 1. Итак, у нас есть 2k + 1 чисел x_1, x_2, \ldots, x_{2^{k + 1}}. Обозначим \frac{x_1 + x_2}{2} = y_1,\ \frac{x_3 + x_4}{2} = y_2,\ \ldots,\ \frac{x_{2^{k + 1} - 1} + x_{2^{k + 1}}}{2} = y_{2^k}. Поскольку чисел y_1, y_2, \ldots, y_{2^k} всего 2k, то по предположению, \frac{y_1 + y_2 + \ldots + y_{2^k}}{2^k} \geqslant \sqrt[2^k]{y_1 y_2 \ldots y_{2^k}}. Следовательно,

    \frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_{2^{k + 1}}}{2^{k + 1}} = \frac{y_1 + y_2 + \ldots + y_{2^k}}{2^k} \geqslant

    \geqslant \sqrt[2^k]{y_1 y_2 \ldots y_{2^k}} = \sqrt[2^k]{(\frac{x_1 + x_2}{2})(\frac{x_3 + x_4}{2}) \ldots (\frac{x_{2^{k + 1} - 1} + x_{2^{k + 1}}}{2})} \geqslant

    \geqslant \sqrt[2^k]{\sqrt {x_1 x_2}\sqrt {x_3 x_4}\ldots \sqrt {x_{2^{k + 1}-1} x_{2^{k + 1}}}} = \sqrt[2^{k + 1}]{x_1 x_2 \ldots x_{2^{k + 1}}}.

    Итак, неравенство доказано для случаев, когда n есть степень двойки. Теперь индукцией вниз распространяем на остальные n. Это относительно сложный момент в доказательстве. Предположим, что неравенство Коши доказано для n = k. Необходимо доказать, что оно верно и для n = k − 1. Это можно сделать так. Пусть у нас есть k − 1чисел x_1, \ldots, x_{k - 1}. Добавим к ним x_k = \frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_{k-1}}{k-1}, — k-е число, равное их среднему арифметическому. Для этих k чисел неравенство Коши по предположению верно, и мы можем его использовать:

    \frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_{k - 1}}{k - 1} = \frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_{k-1} + \frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_{k - 1}}{k - 1}}{k} \geqslant

    \geqslant \sqrt[k]{x_1 x_2 \ldots x_{k - 1}\frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_{k - 1}}{k - 1}}.

    Домножим левую и правую части на \left(\frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_{k - 1}}{k - 1}\right)^{-1/k}, получим

    \left(\frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_{k-1}}{k-1}\right)^{1-1/k} \geqslant \sqrt[k]{x_1 x_2 \ldots x_{k - 1}}.

    Возведя обе части в степень \frac{k}{k-1}, получаем

    \frac{x_1 + x_2 + \ldots + x_{k - 1}}{k - 1} \geqslant \sqrt[k - 1]{x_1 x_2 \ldots x_{k - 1}},

    что и требовалось доказать.

    Ясно, что теперь неравенство доказано для любого n: выбираем любое k такое, что 2^k \geqslant n. Для 2k неравенство доказано. Значит, оно верно, как мы только что показали, и для 2k − 1, а раз верно для 2k − 1, то верно и для 2k − 2, и так далее, пока не доберёмся до n.

          Решений: 1
  • Каждая задача по 7 баллов!

     

    Задача 1

    Докажите, что  при любых  и .

    Задача 2

    Неравенство между средним квадратическим и средним арифметическим: $ \sqrt{\dfrac{a^2+b^2}{2}}$ $ \geqslant$ $ {\dfrac{a+b}{2}}$. 

    Задача 3

    Докажите, что  при любых  и .

    Задача 4

    Докажите, что  при .

    Задача 5

    Найти наименьшее значение выражения x+1/(4x) при положительных значениях x .

    Задача 6

    Докажите неравенство для положительных значений переменных:
    x4 + y4 + 8 $ \geqslant$ 8xy. 

    Задача 7

    Докажите, что  при любых .

    Задача 8

    x ≥ –1, n – натуральное число. Докажите, что   (1 + x)n ≥ 1 + nx.

    Задача 9

    Докажите, что при любых вещественных aj, bj ( 1 $ \leqslant$ j $ \leqslant$ n) выполняется неравенство

     

    $\displaystyle \sqrt{(a_1+a_2+\ldots+a_n)^2+(b_1+b_2+\ldots+b_n)^2}$ $\displaystyle \leqslant$
    $\displaystyle \leqslant$ $\displaystyle \sqrt{a_1^2+b_1^2}$ + $\displaystyle \sqrt{a_2^2+b_2^2}$ +...+ $\displaystyle \sqrt{a_n^2+b_n^2}$.

     

    Задача 10

    Доказать неравенство:

    $\displaystyle {\frac{a_1}{a_2}}$ + $\displaystyle {\frac{a_2}{a_3}}$ + $\displaystyle {\frac{a_3}{a_4}}$ + ... + $\displaystyle {\frac{a_{n-1}}{a_n}}$ + $\displaystyle {\frac{a_n}{a_1}}$$\displaystyle \ge$n;

    (a1, a2, ..., an — положительные числа).

    Задача 11

    a, b, c — любые положительные числа. Доказать, что

    $\displaystyle {\frac{a}{b+c}}$ + $\displaystyle {\frac{b}{a+c}}$ + $\displaystyle {\frac{c}{a+b}}$$\displaystyle \ge$$\displaystyle {\textstyle\frac{3}{2}}$.

    Задача 12

    Докажите, что  при любых  и .

    Задача 13

    Найдите наименьшую величину выражения

    $\displaystyle \sqrt{x_1^2+(1-x_2)^2}$ + $\displaystyle \sqrt{x_2^2+(1-x_3)^2}$ +...+ $\displaystyle \sqrt{x_{2n}^2+(1-x_1)^2}$.

    Задача 14

    . Докажите, что .

    Задача 15

    Докажите неравенство для положительных значений переменных:
    ab2c3d4 $ \leqslant$ $ \left(\vphantom{\dfrac{a+2b+3c+4d}{10}}\right.$$ {\dfrac{a+2b+3c+4d}{10}}$$ \left.\vphantom{\dfrac{a+2b+3c+4d}{10}}\right)^{10}_{}$

    Задача 16

    Доказать неравенство abc2+bca2+cab2<= a4+b4+c4 .

    Задача 17

    Докажите, что для любых положительных чисел x и y справедливо неравенство 

    + .

    Задача 18

    . Докажите, что .

    Задача 19

    Произведение положительных чисел х , у и z равно 1 . Докажите, что (2 + х)(2 + у)(2 + z)  27 .

    Задача 20

    Докажите, что при любых  имеет место неравенство: .

    Задача 21

    Докажите, что если 0 < a , b < 1 , то  < .

    Задача 22

    Докажите, что если x > 0, y > 0, z > 0 и x2 + y2 + z2 = 1, то  и укажите, в каком случае достигается равенство.

    Задача 23

    Сумма положительных чисел a,b,c равна 3. Докажите, что ++  ab+bc+ac .

    Задача 24

    Для неотрицательных чисел x и y , не превосходящих 1, докажите, что 

     +    .

    Задача 25

    Докажите неравенство для положительных значений переменных:
    $ \sqrt[4]{ab^3}$ $ \leqslant$ $ {\dfrac{a+3b}{4}}$

    Задача 26

    Докажите неравенство для положительных значений переменной:
    2$\scriptstyle \sqrt[12]{x}$ + 2$\scriptstyle \sqrt[4]{x}$ $ \geqslant$ 2 . 2$\scriptstyle \sqrt[6]{x}$

    Задача 27

    Докажите неравенство для положительных значений переменных:
    (a + 1)(b + 1)(a + c)(b + c) $ \geqslant$ 16abc. 

    Задача 28

    Докажите неравенство для положительных значений переменных:
    $ {\dfrac{1}{b+c}}$ + $ {\dfrac{1}{a+c}}$ + $ {\dfrac{1}{a+b}}$ $ \geqslant$ $ {\dfrac{9}{2(a+b+c)}}$

    Задача 29

    Докажите неравенство для положительных значений переменных:
    (a + b + c)(a2 + b2 + c2$ \geqslant$ 9abc. 

    Задача 30

    Докажите, что если a , b , c – положительные числа и ab + bc + ca > a +b + c , то a + b + c > 3 .

          Решений: 3

Кім онлайн?

There are currently 0 users and 2 guests online.

Syndicate

Syndicate content

Theme by Danetsoft and Danang Probo Sayekti inspired by Maksimer