Nierówności

XII OM - II - Zadanie 5

Dowieść, że jeżeli liczby rzeczywiste $ a $, $ b $, $ c $ spełniają nierówności

\[ (1) \qquad a + b + c> 0, \]
\[ (2) \qquad ab + bc + ca > 0, \]
\[ (3) \qquad abc > 0, \]

to $ a > 0 $, $ b > 0 $, $ c > 0 $.

XII OM - II - Zadanie 3

Dowieść, że dla dowolnych kątów $ x $, $ y $, $ z $ zachodzi równość

\[<br />
(1) \qquad<br />
\begin{split}<br />
&1 - \cos^2 x - \cos^2 y - \cos^2 z + 2 \cos x \cos y \cos z=\\<br />
&\qquad =4 \sin \frac{x+y+z}{2} \sin \frac{x+y-z}{2}<br />
  \sin \frac{x-y+z}{2} \sin\frac{-x-y+z}{2}.<br />
\end{split}<br />
\]

XIII OM - III - Zadanie 5

Udowodnić, że jeżeli $ n $ jest liczbą naturalną większą od $ 2 $, to

\[<br />
(1) \qquad  \sqrt[n + 1]{n+1} < \sqrt[n]{n}.<br />
\]

XIII OM - II - Zadanie 4

Dowieść, że jeżeli boki $ a $, $ b $, $ c $ trójkąta spełniają nierówność

\[<br />
a < b < c<br />
\]

to dwusieczne $ d_a $, $ d_b $, $ d_c $ kątów przeciwległych spełniają nierówność

\[<br />
d_a > d_b > d_c.<br />
\]

XIII OM - I - Zadanie 1

Dowieść, że jeżeli $ x^2 + y^2 = a^2 $ i $ a \geq 0 $, to

\[<br />
 x + y \leq a \sqrt{2}.<br />
\]

Rozwiązanie

Ponieważ

\[<br />
(x + y)^2 = x^2 + y^2 + 2xy = 2x^2 + 2y^2 - (x - y)^2 = 2a^2 - (x - y)^2<br />
\]

a $ (x -y)^2 \geq 0 $, więc $ (x + y)^2 \leq 2a^2 $, skąd $ |x + y| \leq a \sqrt{2} $, tym bardziej więc

\[<br />
x+y \leq a\sqrt{2}.<br />
\]

Uwaga. Posługując się początkowymi wiadomościami z geometrii analitycznej można podać prostą interpretację geometryczną udowodnionego twierdzenia. W układzie współrzędnych prostokątnych $ (x,y) $ równanie $ x^2 + y^2 = a^2 $ ($ a \geq 0 $) przedstawia okrąg o środku w początku układu i promieniu równym $ a $. Równanie $ x + y = k $ ($ k \ne 0 $) przedstawia prostą wyznaczającą na osiach współrzędnych odcinki równe $ k $.

Suma $ x + y $ współrzędnych punktu okręgu osiąga największą wartość $ k $, gdy prosta $ x + y = k $ jest styczna do okręgu w punkcie pierwszej ćwiartki (rys. 1). Wówczas $ k = a \sqrt{2} $. Dla każdego punktu okręgu zachodzi zatem nierówność $ x + y \leq a \sqrt{2} $.

XIV OM - III - Zadanie 4

Dowieść, że dla każdej liczby naturalnej $ n $ zachodzi nierówność

\[<br />
1 + \frac{1}{\sqrt{2}} + \frac{1}{\sqrt{3}} + \ldots + \frac{1}{\sqrt{n}} > \sqrt{n-1}.<br />
\]
Subskrybuje zawartość