- LX OM
- LIX OM
- LVIII OM
- LVII OM
- LVI OM
- LV OM
- LIV OM
- LIII OM
- LII OM
- LI OM
- L OM
- XLIX OM
- XLVIII OM
- XLVIII OM - I etap
- XLVIII OM - I - Zadanie 1
- XLVIII OM - I - Zadanie 2
- XLVIII OM - I - Zadanie 3
- XLVIII OM - I - Zadanie 4
- XLVIII OM - I - Zadanie 5
- XLVIII OM - I - Zadanie 6
- XLVIII OM - I - Zadanie 7
- XLVIII OM - I - Zadanie 8
- XLVIII OM - I - Zadanie 9
- XLVIII OM - I - Zadanie 10
- XLVIII OM - I - Zadanie 11
- XLVIII OM - I - Zadanie 12
- XLVIII OM - II etap
- XLVIII OM - III etap
- XLVIII OM - I etap
- XLVII OM
- XLVI OM
- XLV OM
- XLIV OM
- XLIII OM
- XLII OM
- XLI OM
- XL OM
- XXXIX OM
- XXXVIII OM
- XXXVIII OM - I etap
- XXXVIII OM - I - Zadanie 1
- XXXVIII OM - I - Zadanie 2
- XXXVIII OM - I - Zadanie 3
- XXXVIII OM - I - Zadanie 4
- XXXVIII OM - I - Zadanie 5
- XXXVIII OM - I - Zadanie 6
- XXXVIII OM - I - Zadanie 7
- XXXVIII OM - I - Zadanie 8
- XXXVIII OM - I - Zadanie 9
- XXXVIII OM - I - Zadanie 10
- XXXVIII OM - I - Zadanie 11
- XXXVIII OM - I - Zadanie 12
- XXXVIII OM - II etap
- XXXVIII OM - III etap
- XXXVIII OM - I etap
- XXXVII OM
- XXXVII OM - I etap
- XXXVII OM - I - Zadanie 1
- XXXVII OM - I - Zadanie 2
- XXXVII OM - I - Zadanie 3
- XXXVII OM - I - Zadanie 4
- XXXVII OM - I - Zadanie 5
- XXXVII OM - I - Zadanie 6
- XXXVII OM - I - Zadanie 7
- XXXVII OM - I - Zadanie 8
- XXXVII OM - I - Zadanie 9
- XXXVII OM - I - Zadanie 10
- XXXVII OM - I - Zadanie 11
- XXXVII OM - I - Zadanie 12
- XXXVII OM - II etap
- XXXVII OM - III etap
- XXXVII OM - I etap
- XXXVI OM
- XXXV OM
- XXXIV OM
- XXXIII OM
- XXXIII OM - I etap
- XXXIII OM - I - Zadanie 1
- XXXIII OM - I - Zadanie 2
- XXXIII OM - I - Zadanie 3
- XXXIII OM - I - Zadanie 4
- XXXIII OM - I - Zadanie 5
- XXXIII OM - I - Zadanie 6
- XXXIII OM - I - Zadanie 7
- XXXIII OM - I - Zadanie 8
- XXXIII OM - I - Zadanie 9
- XXXIII OM - I - Zadanie 10
- XXXIII OM - I - Zadanie 11
- XXXIII OM - I - Zadanie 12
- XXXIII OM - II etap
- XXXIII OM - III etap
- XXXIII OM - I etap
- XXXII OM
- XXXI OM
- XXX OM
- XXIX OM
- XXVIII OM
- XXVII OM
- XXVI OM
- XXV OM
- XXIV OM
- XXIII OM
- XXII OM
- XXI OM
- XX OM
- XIX OM
- XVIII OM
- XVII OM
- XVI OM
- XV OM
- XIV OM
- XIII OM
- XII OM
- XI OM
- X OM
- IX OM
- VIII OM
- VII OM
- V OM
- VI OM
- IV OM
- III OM
- II OM
- I OM
- Skład komitetów Olimpiady
- Zawody stopnia I (przygotowawcze)
- Zadania z pierwszej olimpiady matematycznej
- I OM - B
- I OM - B - Zadanie 1
- I OM - B - Zadanie 2
- I OM - B - Zadanie 3
- I OM - B - Zadanie 4
- I OM - B - Zadanie 5
- I OM - B - Zadanie 6
- I OM - B - Zadanie 7
- I OM - B - Zadanie 8
- I OM - B - Zadanie 9
- I OM - B - Zadanie 10
- I OM - B - Zadanie 11
- I OM - B - Zadanie 12
- I OM - B - Zadanie 13
- I OM - B - Zadanie 14
- I OM - B - Zadanie 15
- I OM - B - Zadanie 16
- I OM - B - Zadanie 17
- I OM - B - Zadanie 18
- I OM - B - Zadanie 19
- I OM - B - Zadanie 20
- I OM - I etap
- I OM - II etap
- I OM - III etap
- I OM - B
XL OM - III - Zadanie 6
Udowodnić, że dla dowolnych liczb dodatnich
spełniona jest nierówność
![]() |
Rozwiązanie
Przyjmijmy oznaczenia:
![]() |
Liczby
,
,
,
są współczynnikami wielomianu
![]() |
Jest to wielomian czwartego stopnia, mający cztery pierwiastki ujemne:
,
,
,
(jeśli któreś z tych liczb są równe, mamy pierwiastek wielokrotny).
Różniczkujemy wielomian
:
![]() |
Na mocy twierdzenia Rolle'a między każdymi dwoma kolejnymi różnymi pierwiastkami wielomianu
znajduje się pierwiastek pochodnej
; ponadto, jeśli pewien punkt jest pierwiastkiem
-krotnym wielomianu
, to jest on pierwiastkiem (
)-krotnym wielomianu
. Stąd wynika, że wielomian
ma (licząc z krotnościami) co najmniej trzy pierwiastki w przedziale
, gdzie
jest najmniejszą, a
największą z liczb
,
,
,
; ma więc trzy pierwiastki ujemne. Oznaczmy je przez
,
,
(
). Ponieważ
jest wielomianem trzeciego stopnia, nie ma on już innych pierwiastków. Ma zatem postać
![]() |
czynnik
na początku pojawia się dlatego, że współczynnik przy najwyższej potędze zmiennej w wielomianie
wynosi 4 (por.wzór (2)). Po wymnożeniu dwumianów w nawiasach otrzymujemy
![]() |
Przyrównując współczynniki wielomianów (2) i (3) dostajemy równości
![]() |
Między średnią arytmetyczną 1 średnią geometryczną liczb
,
,
zachodzi nierówność
![]() |
którą, w myśl wzorów (4), możemy przepisać w postaci
![]() |
Jest to właśnie nierówność, którą mieliśmy udowodnić.
Uwaga 2. Rozważana w tym zadaniu nierówność jest szczególnym przypadkiem ogólniejszego twierdzenia.
Niech będą dane liczby naturalne
,
(
) oraz liczby rzeczywiste
. Średnią symetryczną rzędu
liczb
nazywamy wielkość
![]() |
gdzie sumowanie rozciągnięte jest na wszystkie
-wyrazowe układy wskaźników
,
. Tak więc
![]() |
Teza naszego zadania mówi, że
![]() |
Prawdziwe są także nierówności
![]() |
(w odróżnieniu od (13), dowody nierówności (14) są całkiem prostym ćwiczeniem).
Nietrudno się domyśleć, że ogólnie, dla
liczb:
![]() |
Są to nierówności McLaurina; dowód można znaleźć na przykład w książce: D.S.Mitrinović Analytic Inequalities, Berlin-Heidelberg-New York 1970 (rozdział 2.15, twierdzenie 4).


![\[<br />
\sqrt{\frac{ab+ac+ad+bc+bd+cd}{6}} \geq \sqrt{\frac{abc+abd+acd+bcd}{6}}.<br />
\]](/files/tex/ab66a47d0ce48ed03e1c7b781e5d5e4d0f22b5a4.png)
![\[<br />
\begin{split}<br />
A &= a + b + c + d,\\<br />
B &= ab + ac + ad + bc + bd + cd, \\<br />
C &= abc + abd + acd + bed, \\<br />
D &= abcd.<br />
\end{split}<br />
\]](/files/tex/ea9cfd267a1e43b25be739f9ff08aa15c12f48af.png)
![\[<br />
P(x) = (x + a)(x + b)(x + c)(x + d) = x^4 + Ax^3 + Bx^2 + Cx + D.<br />
\]](/files/tex/5486976f6538c38915d93eb00f9097e2a9d2ee5f.png)
![\[<br />
(2) \qquad P'(x) = 4x^3 + 3Ax^2 + 2Bx + C.<br />
\]](/files/tex/44c56ed04ba1063076b85834b37e9b042336315e.png)
![\[<br />
P'(x) = 4(x + p)(x + q)(x + r) ;<br />
\]](/files/tex/3de4bc527dcb6ea0684b0bd1a75a9ad45e85d136.png)
![\[<br />
(3) \qquad P'(x) = 4x^3 + 4(p + q + r)x^2 + 4(pq + qr + rp)x + Apqr.<br />
\]](/files/tex/ad4932051a76c7592fff6d69d8363ef8e0c5ee0b.png)
![\[<br />
(4) \qquad pq + qr + rp = \frac{1}{2} B, \ pqr = \frac{1}{4}C .<br />
\]](/files/tex/ed3c1d848f4421004e428c261e1d7c21cd742195.png)
![\[<br />
\frac{1}{3}(pq + qr + rp) \geq (pq \cdot qr \cdot rp)^{1/3} = (pqr)^{2/3},<br />
\]](/files/tex/1622fc59abc6fbee91418d79a77760af664c44ce.png)
![\[<br />
(5) \qquad \left( \frac{1}{6}B \right)^{1/2} \geq \left( \frac{1}{4} C\right)^{1/3} .<br />
\]](/files/tex/6d9b72ad677e09339a98356575717c60c84c9609.png)
![\[<br />
\sigma_k(a_1, \ldots, a_n) = \left( \binom{n}{k} ^{-1} \sum a_{i_1} \ldots a_{i_k} \ \right) ^{1/k},<br />
\]](/files/tex/2292b7a6a50aecd30ae6d05f102a9bbf783d9763.png)
![\[<br />
\begin{split}<br />
\sigma_1(a_1, \ldots, a_n) &= \binom{n}{1}^{-1} \sum_{i=1}^n a_i = \frac{a_1 + \ldots + a_n}{n},\\<br />
\sigma_2(a_1, \ldots, a_n) &= \left( \binom{n}{2}^{-1} \sum_{i<j} a_ia_j \right)^{1/2} = \sqrt{\frac{2a_1a_2 + \ldots}{n(n-1)}},\\<br />
\sigma_3(a_1, \ldots, a_n) &= \left( \binom{n}{3}^{-1} \sum_{i<j<l} a_ia_ja_l \right)^{1/3} = \sqrt[3]{\frac{6(a_1a_2a_3 + \ldots)}{n(n-1)(n-2)}},\\<br />
&\ \vdots \\<br />
\sigma_n(a_1, \ldots, a_n) &= \left(\binom{n}{n}^{-1} a_1a_2 \ldots a_n \right)^{1/n} = \sqrt[n]{a_1a_2\ldots a_n}.<br />
\end{split}<br />
\]](/files/tex/c99c482d8e0bc2fcb7c39f2278b392c310f87e0f.png)
![\[<br />
(13) \qquad \sigma_2(a,b,c,d) \geq \sigma_3(a,b,c,d).<br />
\]](/files/tex/b78370e7b79ecca872f75028150db2b726b5654b.png)
![\[<br />
(14) \qquad \sigma_1(a,b,c,d) \geq \sigma_2(a,b,c,d) \ \textrm{i} \ \sigma_3(a,b,c,d) \geq \sigma_4(0,b,c,d)<br />
\]](/files/tex/81d5cbb8e98b0f325378075119516c86cb4b1748.png)
![\[<br />
\sigma_1(a_1,\ldots ,a_n) \geq \sigma_2(a_1,\ldots ,a_n) \geq \ldots \geq \sigma_n(a_1,\ldots, a_n).<br />
\]](/files/tex/73db777616f32afb92df01080b314f8ddbab4ae6.png)
Komentarze
Dodaj nową odpowiedź