U(nie)jednorodnianie nierówności»Zadanie 1
o zadaniu...
- Zadanie pochodzi z artykułu U(nie)jednorodnianie nierówności
- Publikacja w Delcie: lipiec 2020
- Publikacja elektroniczna: 1 lipca 2020
- Artykuł źródłowy w wersji do druku [application/pdf]: (400 KB)
Wykazać, że jeśli liczby
spełniają warunek
to 

i
spełniają równość
Dowieść, że
a prawą przez
Następnie skorzystać z nierówności
i
spełniają warunek
Dowieść, że
wraz z dwiema analogicznymi równościami. Wykorzystać nierówność 
jest równy 1, to 
Można to zrobić, dodając stronami nierówność między średnią arytmetyczną i geometryczną
prawdziwa jest nierówność
i udowodnić, że
dla
oraz analogicznie dla
i 
i
oraz liczby całkowitej
zachodzi nierówność
Wtedy
z nierówności
Tę ostatnią nierówność wystarczy zsumować dla 
i
oraz liczby całkowitej
zachodzi nierówność
Posługując się nierównościami między średnimi potęgowymi, wykazać dla
nierówności
spełniające dla wszystkich
nierówność
spełnia warunki zadania. Niech
oznacza nierówność
Wybierzmy dowolnie
Ponieważ
więc
Podstawiając w ostatniej nierówności
zamiast
i uwzględniając
dostajemy
dla dowolnych
Podstawiając
zamiast
dostajemy
Z dowolności
wnioskujemy, że
dla pewnego
i wszystkich
zatem musi być
Łatwo sprawdzić, że ta funkcja faktycznie spełnia
dla wszystkich 
zachodzi nierówność

dla naturalnych 
dla
Ponadto dla
nierówność jest ostra.
dla całkowitych dodatnich
Udowodnić, że
dla naturalnych 
gdzie 
oznacza liczbę dzielników liczby naturalnej
zaś
- jak w poprzednim zadaniu. Dowieść, że
dla których
gdzie
Po sporządzeniu tabeli w kolumnach mamy kolejno
par, a w wierszach
par. Trzeba jeszcze zastosować nierówność 
będzie jak w zadaniu 6. Ustalmy liczbę rzeczywistą
Dowieść, że dla wszystkich naturalnych
zachodzi nierówność
mamy
Dla
w polu
tabeli umieszczamy liczbę
jeśli
w przeciwnym razie umieszczamy 0. Sumując kolumnami, otrzymamy lewą stronę dowodzonej nierówności, natomiast wierszami - liczbę mniejszą od prawej strony.
spełniają równości
Udowodnić, że jeśli
jest liczbą różnych dzielników pierwszych iloczynu
to 
będą różnymi dzielnikami pierwszymi iloczynu
oraz niech
oznacza wykładnik liczby
w rozkładzie
na czynniki pierwsze dla
i
W pole tabeli o współrzędnych
wpisujemy
Należy zaobserwować, że w każdym wierszu są różne liczby całkowite dodatnie, więc ich iloczyn wynosi co najmniej
Ponadto iloczyny liczb w kolejnych kolumnach są równe 

i
w tożsamości.
Uczynić to bez pomocy kalkulatora, wykonując przy tym możliwie najmniej rachunków.

liczba rozwiązań nierówności
w liczbach całkowitych jest równa liczbie rozwiązań nierówności
w liczbach całkowitych.
spełniają
Możemy na dwa sposoby wskazać
takie, że
Każdy ciąg
liczb spełniający tę równość (oraz
) możemy podzielić na bloki, czyli fragmenty postaci
gdzie
Jeśli długość takiego bloku to
to przyporządkujemy mu blok
długości
gdzie
oraz
jest tego samego znaku, co
Wykonując tę operację na wszystkich blokach, dostaniemy ciąg
gdzie
i
co daje nam ciąg liczb całkowitych
spełniający
Nietrudno przekonać się, że przedstawione przekształcenie jest wzajemnie jednoznaczne, co kończy rozwiązanie.
i
spełniają nierówność
przy czym
Wykazać, że 
Wówczas mamy
więc funkcja
przyjmuje zarówno dodatnie i ujemne wartości, skąd 
przyjmuje wyłącznie wartości nieujemne, więc
Jest to nierówność równoważna dowodzonej.
dla wszystkich liczb rzeczywistych
i liczb naturalnych 
przez liczbę dodatnią
następnie wystarczy udowodnić, że 