Упр.119 Задачи повышенной сложности ГДЗ Колмогоров 10-11 класс (Алгебра)
Докажите неравенство:
а) $$\frac{a+b}{2}\ge\sqrt{ab}$$ ($$a>0,\ b>0$$); б) $$a+\frac{1}{a}\ge2$$ ($$a>0$$); в) $$\frac{a+b+c+d}{4}\ge\sqrt[4]{abcd}$$ (здесь $$a,\ b,\ c,\ d$$ — положительные числа); г) $$\frac{a+b+c}{3}\ge\sqrt[3]{abc}$$ ($$a>0,\ b>0,\ c>0$$).
а) $$\frac{a+b}{2}\ge \sqrt{ab}, \quad a>0,\ b>0.$$
Умножим обе части на $$2$$:
$$a+b\ge 2\sqrt{ab}.$$
Перенесём всё в одну сторону:
$$a-2\sqrt{ab}+b\ge 0.$$
Левая часть — квадрат разности:
$$\left(\sqrt a-\sqrt b\right)^2\ge 0.$$
Это верно при любых $$a>0$$ и $$b>0$$.
б) $$a+\frac1a\ge 2,\quad a>0.$$
Умножим на $$a$$:
$$a^2+1\ge 2a.$$
Перенесём всё в одну сторону:
$$a^2-2a+1\ge 0.$$
Получаем квадрат:
$$\left(a-1\right)^2\ge 0.$$
Следовательно, неравенство доказано.
в) $$\frac{a+b+c+d}{4}\ge \sqrt[4]{abcd},\quad a,b,c,d>0.$$
Обозначим
$$S=\frac{a+b+c+d}{4}=\frac{\frac{a+b}{2}+\frac{c+d}{2}}{2}.$$
По неравенству о среднем арифметическом и среднем геометрическом:
$$S\ge \sqrt{\frac{a+b}{2}\cdot \frac{c+d}{2}}.$$
Далее снова применим это неравенство:
$$\frac{a+b}{2}\ge \sqrt{ab},\qquad \frac{c+d}{2}\ge \sqrt{cd}.$$
Тогда
$$S\ge \sqrt{\sqrt{ab}\cdot \sqrt{cd}}=\sqrt[4]{abcd}.$$
г) $$\frac{a+b+c}{3}\ge \sqrt[3]{abc},\quad a>0,\ b>0,\ c>0.$$
Положим
$$d=\frac{a+b+c}{3}.$$
Тогда
$$\frac{a+b+c+d}{4}\ge \sqrt[4]{abcd}.$$
Подставим $$d$$:
$$\frac{a+b+c+\frac{a+b+c}{3}}{4}\ge \sqrt[4]{abc\cdot \frac{a+b+c}{3}}.$$
Левая часть равна
$$\frac{4(a+b+c)}{12}=\frac{a+b+c}{3}.$$
Значит,
$$\frac{a+b+c}{3}\ge \sqrt[4]{abc\cdot \frac{a+b+c}{3}}.$$
Возведём обе части в четвёртую степень:
$$\left(\frac{a+b+c}{3}\right)^4\ge abc\cdot \frac{a+b+c}{3}.$$
Так как $$\frac{a+b+c}{3}>0$$, делим на $$\frac{a+b+c}{3}$$:
$$\left(\frac{a+b+c}{3}\right)^3\ge abc.$$
Следовательно,
$$\frac{a+b+c}{3}\ge \sqrt[3]{abc}.$$
Ответ
Все неравенства доказаны.









