неділя, 19 березня 2017 р.

НЕЛІНІЙНІ НЕРІВНОСТІ(cпосіб оцінки)


Довести
Нехай х ≥ -1. Доведіть, що 2х3 +2х2 +1>х.
Доведення.
Якщо х=0, тоді нерівність очевидна.
Нехай х>0, тоді нерівність  еквівалентна нерівності
32 +х +х2 +1>2х, поділимо нерівність на х, отримаємо
2  +1+
x>2.
Останню нерівність отримаємо із суми двох нерівностей:
х 2 + (х+0,5)2 +0,75>0  та  1/х+ х≥ 2.
Якщо -1≤ х ≤ 0, то 2х3 +2х2 +1=2x2(x+1)≥1>х.

Довести
Нехай х, y – додатні дійсні числа, для яких х+у =1. Доведіть, що (1+1/х) (1+1/y) 9.
Доведення. Оцінимо  вирази:  ху,  х2 + у2, х2у2, х2 +ху+ уна найбільше  та найменше значення,  а саме
0≤ х2у2 ≤ 0,0625=1/16, якщо  х>0, y>0,  y=1- x
0≤ х2у2 ху≤0,25=1/4, якщо  х>0, y>0,  y=1- x
0,5≤ х2 + у2≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x
0,75≤ х2 + ху + у2≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x  

Якщо  х>0, y>0,  y=1- x,  тоді
Добуток двох змінних  xу =х(1-х)=х-х2
Квадратична функція  f(x)= х-х2 має вершину параболи  (з вітками вниз) в точці (0,5; 0,25), тому  ху=х(1-х)=х-х2≤0,25.
Отже, якщо  х>0, y>0,  х+у =1, то  0<ху≤0,25, при цьому
x = 0,5y = 0,5.
Аналогічно доводяться оцінки для інших виразів.
Остаточно, отримаємо
(1+1/х) (1+1/y)=(1+(х+у)+ху)/ху=2/ху+1 ≥2:0,25+1=9.


Можна довести оцінки для різних цілих виразів:

0≤ х2у2 ≤ 0,0625=1/16, якщо  х>0, y>0,  y=1- x.

0≤ х2у2ху≤0,25=1/4, якщо  х>0, y>0,  y=1- x.

0,5≤ х2 + у2≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x.

-1х2 - у2≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x.

0,25≤ х3 + у3≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x.

-1х3 - у3≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x

 0,125≤ х4 + у4≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x.

0,0625≤ х5 + у5≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x

0,03125≤ х6 + у6≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x

1/2k-1хk + уk≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x.

0хkуk1/2k, якщо  х>0, y>0,  y=1- x

-1хk - уk≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x

22k-хk + 2k-уk2k, якщо  х>0, y>0,  y=1- x.

0,75≤ х2 + ху + у2≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x.
(47-14(7)0,5/27х3 + х2у + у3≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x.
(47-14(7)0,5/27х3 + ху2 + у3≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x.

 3/16х4 + х2у2 + у4≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x.

   3/32х5 + х3у2 + у5≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x.

3/64х6 + х3у3 + у6≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x.

3/22kх2k + хkуk + у2k≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x
 
3/2kхk + хk-nуn + уk≤ 1, якщо  х>0, y>0,  y=1- x  

Якщо  х>0, y>0,  y=1- x,  тоді
Добуток двох змінних  xу =х(1-х)=х-х2
Квадратична функція  f(x)= х-х2 має вершину параболи  (з вітками вниз) в точці (0,5; 0,25), тому  ху=х(1-х)=х-х2≤0,25.
Отже, якщо  х>0, y>0,  х+у =1, то  0<ху≤0,25, при цьому
x = 0,5y = 0,5.
Аналогічно доводяться оцінки для інших виразів.
Остаточно, отримаємо
(1+1/х) (1+1/y)=(1+(х+у)+ху)/ху=2/ху+1 ≥2:0,25+1=9.



Узагальнення оцінок для випадку  х + у = m.


Довести
Нехай х, y – додатні дійсні числа, для яких х + у = m. Доведіть, що (1+1/х) (1+1/y) (2/m +1)2.
Доведення. Оцінимо  вирази:  ху, х2у2, х3у3, хnуn, х2 + у2, х2у2, х2 +ху+ у2    на найбільше  та найменше значення,  а саме

0 х2у2 ≤ 0,0625m2=m2/16, якщо  х>0, y>0,  y=m - x.

0 ≤ ху 0,25m2=m2/4, якщо  х>0, y>0,  y=m - x.

0,5m2 х2 + у2 m2, якщо  х>0, y>0,  y=m- x.

-m2 х2 - у2 m2, якщо  х>0, y>0,  y=m- x

0,75m2х2 + ху + у2m2, якщо  х>0, y>0,  y=m- x.

0 ≤ хnуn 0,25nmn=mn/4n, якщо  х>0, y>0,  y=m- x

3m2/22kх2k + хkуk + у2km2k, якщо  х>0, y>0,  y=m- x
 
3m2/2kхk + хk-nуn + уkm2, якщо  х>0, y>0,  y=m- x  

-m2х2 - у2m2, якщо  х>0, y>0,  y=m- x.

0,25m3х3 + у3m3, якщо  х>0, y>0,  y=m- x.

-m3х3 - у3m3, якщо  х>0, y>0,  y=m- x

 0,125m4х4 + у4m4, якщо  х>0, y>0,  y=m- x.

0,0625m5х5 + у5m5, якщо  х>0, y>0,  y=m- x

0,03125m6х6 + у6m6, якщо  х>0, y>0,  y=m- x

mk/2k-1хk + уkmk, якщо  х>0, y>0,  y=m- x.

0хkуkmk/2k, якщо  х>0, y>0,  y=m- x

-mkхk - уk≤ mk, якщо  х>0, y>0,  y=m- x

22k-хk + 2k-уk2kmk, якщо  х>0, y>0,  y=m- x.

0,75m2х2 + ху + у2≤ m2, якщо  х>0, y>0,  y=m- x.
m3(47-14(7)0,5/27х3 + х2у + у3≤ m3, якщо  х>0, y>0,  y=m- x.
m3(47-14(7)0,5/27х3 + ху2 + у3≤ m3, якщо  х>0, y>0,  y=m- x.

 3m4/16х4 + х2у2 + у4m4, якщо  х>0, y>0,  y=m- x.

   3m5/32х5 + х3у2 + у5m5, якщо  х>0, y>0,  y=m- x.

3m6/64х6 + х3у3 + у6m6, якщо  х>0, y>0,  y=m- x.

Доведення. 
Якщо  х>0, y>0,  y=m- x,  тоді
Добуток двох змінних  xу =х(m-х)=mх-х2
Квадратична функція  f(x, m)= mх-х2 має вершину параболи  (з вітками вниз) в точці (0,5m; 0,25m2), тому 
0≤ ху = х(m-х) = mх-х2 0,25m2.
Отже, якщо  х>0, y>0,  х+у = m, то  0<ху≤0,25m2, при цьому
x = 0,5my = 0,5m.
Аналогічно доводяться оцінки для інших виразів.
Остаточно, отримаємо
(1+1/х)(1+1/y)=(1+(х+у)+ху)/ху=(1+m)/ху+1
(1+m)/0,25m2+1= 4/m2 +4/m +1 =(2/m +1)2

 (2/m +1)2 (1+1/х)(1+1/y) <+oo



Довести
1/((a+1)2+b2+1)  + 1/((b+1)2+c2+1)  + 1/((c+1)2+a2+1)  ≤ 0,5, якщо a>0, b>0, c>0, abc=1.
Доведення.
Нехай а=y/xb=z/y, c=x/z,  
1/((a+1)2+b2+1) ≤  1/2(ab+a +1)= x/2(x+y +z)

1/((b+1)2+c2+1)  ≤  1/2(cb+b +1)= y/2(x+y +z)

1/((c+1)2+a2+1)  ≤  1/2(ca+c +1)= z/2(x+y +z)


1/((a+1)2+b2+1)  + 1/((b+1)2+c2+1)  + 1/((c+1)2+a2+1) ≤  x/2(x+y +z) + y/2(x+y +z) + z/2(x+y +z) =  0,5.


НЕЛІНІЙНІ НЕРІВНОСТІ 


1. ap+bp < cp, якщо p>2,a>0, b>0, c>0, a2+b2=c2.

2. cp < ap+bp, якщо p<2, a>0, b>0, c>0, a2+b2=c2.

3. (a+b)2/3 < a2/3+b2/3, якщо a>0, b>0.

4. a+b+c ab/c+bc/a+ca/b, якщо a>0, b>0, c>0.

5. (a0,5+b0,5 +c0,5)a0,5b0,5c0,5 a2+b2 +c2   , якщо a ≥0, b ≥0, c ≥0.

6.  5a0,5b0,5 +5b0,5c0,5  +7a0,5c0,5 7a+4b+7c, якщо a ≥0, b ≥0, c ≥0.

7.  2a2b2c2(20,5ab + 20,5ac+cb) 16a8+b8 +c8.

8. (a+b)/(a2+b2)+(b+c)/(b2+c2)+(a+c)/(a2+c2)≤1/a+1/b+1/c, якщо a>0, b>0, c>0.

9. 9/a+b+c  2/(a+b) + 2/(b+c) +2/(a+c), якщо a>0, b>0, c>0.

10.  a< 2a3+2a2+1,   якщо a≥0.

11.  a2 -2a0,5 < 2+a3,   якщо a≥0.

12. 1/21/(a+1) + 1/(a+2) +1/(a+3)  + … + 1/2a , якщо a- натуральне число.

13. 1/9 +1/25 + …+1/(2a+2)2  < 1/4, якщо a- натуральне число.

14. b<ac+c/(c-1),  якщо a0,5 +1≥b,  c>1.

15.  a0,5b0,5 +c0,5d0,5 (a+c)(b+d)0,5, якщо a ≥0, b ≥0, c ≥0, d ≥0.

16. 21/9 <a0,5/(b+c)0,5+b0,5/(a+c)0,5+b0,5/(a+c)0,5, якщо a>0, b>0, c>0.   

17. (4a+1)0,5+(4b+1)0,5+(4c+1)0,5<5, якщо a>0, b>0, c>0, a+b+c=1.   

18. (a+b)(a-b)  a2+b2.


19. 6a2b2   a+2a3b  +2ab + bякщо a ≥0, b ≥0.


20.  a-2a3b + 2a2b-2ab+ b4≥0, якщо a ≥0, b ≥0.


Нерівності для рядів чисел

1. 5/6<1/n+1 +1/n+2+ 1/n+3+…+1/3n<4/3

2.  1/2×3/4×5/6×7/8××2n-1/2n 1/(2n+3)0,5, якщо n- натуральне число.

3.  2((n+1)0,5-1)<1+1/20,5 + 1/30,5 +1/40,5 + 1/50,5+…+1/n0,5 <2(n)0,5 , якщо n- натуральне число.

4.  1/32 +1/42 + 1/52+…+1/n2<1-1/n, якщо n- натуральне число.

5.  2n<xn+xn-2+xn-4+…+1/xn-4 +1/xn-2 + 1/xn, якщо х>0, n- натуральне число.

6.  4n/n+1(2n!)/(n!)2 , якщо n- натуральне число.

7.  (2+(2+(2+…+(2)0,5)0,5…)0, )0,5 ≤ 2cos(p/2n+1), якщо n- натуральне число.

8.  (2+(2+(2+…+(2)0,5)0,5…)0, )0,5 < 2, якщо n- натуральне число.

Нерівності для експоненти

1. х+1 ex, якщо x- дійсне число;  e»2,718281828459…..
2. х2+1 ex, якщо x- дійсне число, x>-1; e»2,718281828459…..
3. xe < ex, якщо x- дійсне число.
4. x3+1 <ex, якщо x- дійсне число, x<2; e»2,718281828459…..
5. ex < x4, якщо x- дійсне число, |x|>2; e»2,718281828459…..
6. ln(x)-x<0, якщо x- дійсне число, x>0.

7. pe <ep ,   0,6815<ep  pe<0,6816; якщо  e»2,718281828459….. ; p»3,1415926535…
8. 4lnx x2-1/x, якщо x>1.

9. 2ln(x+(x2+1)0,5)   ex - e-x, якщо x ≥0,  e ®(1+1/x)x, x®oo.

10. (1+1/a)a > (1+1/aa) ,  якщо 0<a <1, a>2.

11. (1+1/a)a < (1+1/aa) ,  якщо 1<a <2.  

12. ln(1+a)<a,  , якщо a >0.

13.   2a/(a+2) < ln(1+a)<a, якщо a >0.

14. 2abln(b/a)< b2 – a2якщо 0<a <b.

15. 2 ln(a)<a2-1, якщо a >1.


16.    ln(1+a)/ln(a) < ln(a)/ln(a-1) , якщо a >2. 

Нерівності для  синуса та косинуса

0. -20,5   sina+cos 20,5, якщо aдійсне число.

1.  1/2<sina/(1+sina) +cosa/(1+cosa)<6/7;

2. 2/3<sin2a/(1+cos2a) +cos2a/(1+sin2a)<1;

3.   -1 sin3a+cos3a 1, якщо a- дійсне число.

4.  0,5 sin4a+cos4a 1, якщо a- дійсне число.

5.   -1 sin5a+cos5a 1, якщо a- дійсне число.

6.   0,25 sin6a+cos6a1, якщо a- дійсне число.

7.   0,125 sin8a+cos8a1, якщо a- дійсне число.

8.   0,0625 sin10a+cos10a1, якщо a- дійсне число.

9.  -1 sin2n-1a+cos2n-1a 1, якщо n - натуральне число.

101/2n-1 sin2na+cos2na 1, якщо n - натуральне число.

11. sin2a +4cos2a -2sin2a -3sina +4cosa +2 ≥ 0,  якщо a - дійсне число.
12.  2sin2a- 20,5sin2a + 20,5cos2a+3 ≥ 0,  якщо a - дійсне число.

13.  cos4a- 4sin2a  2 sin2acosa,  якщо a - дійсне число.

16.  2sin2a ≥ 2sin2a-1,  якщо a - дійсне число.

17. sinacosbcosc + cosasinbsinc 1,  якщо a, b, c - дійснi числa.

18. (sin(cos(a) (cos(sin(a)) ,  якщо a - дійсне число.


Нерівності з декількома змінними

39.  a2+3b2  +6c2 +2ab -2ac -6abc > 0, якщо a2+b2+c2≠0. 

40.  |a+b| ≥ 2 ,   |a+1/a| ≥ 2 ,  якщо |ab|=1, a, b - дійснi числa.

41.  |a/b+b/a| ≥ 2,  якщо a, b - дійснi числa.

42.  a2+b2 ≥ 2ab,  якщо a, b - дійснi числa.

43.  a1+a2+a3+a4+a5+…+am ≥ m,  якщо  a1a2a3a4a5∙…∙am =1

44.  ab+bc+ac a2+b2+c2якщо a, b, c - дійснi числa.

45.  3 a/b+b/c+c/a ,  якщо a, b, cдодатні  дійснi числa.

46.  a/b+b/c+c/a -3,  якщо a, b, cвід’ємні дійснi числa.

47. c/a < (c+d)/(a+b) < b/d  , якщо a >0, b >0, c >0, d >0.  

 48.  (ab)0,5+1  (a+1)0,5(b+1)0,5  1+(ab)0,5/min{a,b}, якщо a >0, b >0,

49. (abc)1/3+1 (a+1)1/3(b+1)1/3(c+1)1/3 1+(abc) 1/3/min{a,b,c}, якщо a >0, b >0, c >0.

50.  2/(1/a+1/b) (abc)1/2 (a+b)/2 ((a2+b2)/2 )0,5 ((ak+bk)/2)1/k
, якщо a >0, b >0.

51.  3/(1/a+1/b+1/c) (abc)1/3 (a+b+c)/3 ((a2+b2+c2)/3 )0,5 ((ak+bk+ck)/3 )1/k
, якщо a >0, b >0, c >0.

52.    3abc a3+b3+c3 якщо a +b + c >0.




Немає коментарів:

Дописати коментар