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不等式への招待 第3章

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0001132人目の素数さん2007/05/13(日) 05:00:00
ある人は蝶を集め、ある人は切手を収集し、ある人は不等式を集める…
          ___          ----- 参考文献〔3〕 P.65 -----
    |┃三 ./  ≧ \   
    |┃   |::::  \ ./ | 
    |┃ ≡|::::: (● (● |  不等式と聞ゐちゃぁ
____.|ミ\_ヽ::::... .ワ......ノ     黙っちゃゐられねゑ…
    |┃=__    \           ハァハァ
    |┃ ≡ )  人 \ ガラッ

過去スレ
・不等式スレッド (Part1)  http://science3.2ch.net/test/read.cgi/math/1072510082/
・不等式への招待 第2章 http://science6.2ch.net/test/read.cgi/math/1105911616/

過去スレのミラー置き場:http://briefcase.yahoo.co.jp/bc/loveinequality/

まとめWiki http://wiki.livedoor.jp/loveinequality/

姉妹サイト(?)
Yahoo! 掲示板 「出題 不等式」 http://messages.yahoo.co.jp/bbs?.mm=GN&action=l&board=1835554&tid=bdpbja1jiteybc0a1k&sid=1835554&mid=10000
0002132人目の素数さん2007/05/13(日) 05:02:00
不等式の本
[1] 不等式,ハーディ・リトルウッド・ポリヤ,シュプリンガー,2003年
   http://amazon.co.jp/o/ASIN/4431710566
[2] 不等式,大関信雄・青木雅計,槇書店,1967年(絶版)
[3] 不等式への招待,大関信雄・大関清太,近代科学社,1987年(絶版)
[4] 不等式入門,渡部隆一,森北出版,2005年
   http://amazon.co.jp/o/ASIN/4627010494
[5] 不等式の工学への応用、海津聰、森北出版,2004年
   http://amazon.co.jp/o/ASIN/4627075812
[6] 不等式(モノグラフ4),染取弘,科学新興新社,1990年
   http://amazon.co.jp/o/ASIN/4894281740
[7] 数理科学 No.386 特集「現代の不等式」,サイエンス社,1995年8月号(絶版)
[8] 数学トレッキングツアー第3章「相加平均≧相乗平均」,東京理科大学数学教育研究所,教育出版,2006年
   http://amazon.co.jp/o/ASIN/4316801988
[9] 数学オリンピック事典,数学オリンピック財団,朝倉書店、2001年
   http://amazon.co.jp/o/ASIN/4254110871
[10] The Cauchy-Schwarz Master Class: An Introduction to the Art of Mathematical Inequalities,J. M. Steele,Cambridge Univ. Pr.,2004年
   http://amazon.co.jp/o/ASIN/052154677X
0003132人目の素数さん2007/05/13(日) 05:03:00
不等式の埋蔵地
[1] RGMIA http://rgmia.vu.edu.au/
[2] Crux Mathematicorum Synopses http://www.journals.cms.math.ca/CRUX/synopses/
[3] Maths problems http://www.kalva.demon.co.uk/
[4] Mathematical Inequalities & Applications http://www.ele-math.com/
[5] American Mathematical Monthly http://www.maa.org/pubs/monthly.html
[6] Problems in the points contest of KöMaL http://www.komal.hu/verseny/feladatok.e.shtml
[7] IMO リンク集 http://imo.math.ca/
[9] Mathematical Olympiads Correspondence Program http://www.cms.math.ca/Competitions/MOCP/
[10] Mathematical Excalibur http://www.math.ust.hk/excalibur/
[11] MathLinks Contest http://www.mathlinks.ro/Forum/contest.html
[12] MATH PROBLEM SOLVING WEB PAGE http://www.math.northwestern.edu/~mlerma/problem_solving/#proposed_problems (要自動登録)
[13] Wolfram MathWorld http://mathworld.wolfram.com/

海外不等式ヲタの生息地
[1] Journal of Inequalities in Pure and Applied Mathematics http://jipam.vu.edu.au/
[2] MIA Journal http://www.mia-journal.com/
[3] MathLinks Math Forum http://www.mathlinks.ro/Forum/forum-55.html
0004132人目の素数さん2007/05/13(日) 05:38:57
         __,,......,,,,___
        ,.'7'::::::::::::::::!:::::`ヽ.
       /::::!:::::::::::::::::::!:::::::::::::i
      ,.!:::::i:::::::o:::::::_」:::_;;:::: ) ( 、
     ./`.7-i-r‐ r‐ 'i_! !ハ ⌒ ヽ.
     i  !/!,_,ハ_ハ,.-' -‐'‐ i__! i.  ',
     ! i  !.´ __、    ',.-- 、 i i i   !
     `'7ヽ!.'´ `      "ノ / i イ
      !. ハ"    '___  くン 、/'´      乙でございます
       ヽ,ヘ.>..  ヾ ..ノ ,.イ/
          .`>, -=´_,.!-、
  r-、       _,く`' ーrr-'":::::〈ヽ、.__
,,..-ヽ;:`ヽ.  ,.イ´::::::>-‐-<-‐'":::::::/ `ヽ.
-‐::::::i::::::::i / !;:::::::! i´ ̄`i i::::::::::::;::!   i
   _  / ____!___ヽヽ| ヽヽ ── .____|__
0005132人目の素数さん2007/05/13(日) 09:34:59
Cinco!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
0006132人目の素数さん2007/05/13(日) 09:38:09
sex
0007132人目の素数さん2007/05/19(土) 19:39:52
>>992
とっとと落せ?
0008132人目の素数さん2007/05/24(木) 12:22:16
任意の正の実数x、y、zに対して次の不等式が成立する実数wの最大値を求めよ。

√(x/(y+z))+√(y/(z+x))+√(z/(x+y))>w
0009132人目の素数さん2007/05/24(木) 21:13:03
x=1≦y≦z としてよい
y+z=k(≧2)とすると、kが一定ならy=1の時が最小値f(k)をとり、
f(k)は単調減少で、f(k)→2 (k→∞)
よってw=2
0010132人目の素数さん2007/05/29(火) 14:10:59
nを2以上の整数とするとき
((n+1)^(1+(1/n))-n^(1+(1/n)))/((n+1)^(n+1)-n^(n+1))^n)^(1/n)>1/n
を示せ
0011132人目の素数さん2007/05/29(火) 14:36:46
>>10
ちんスレの人?
答えが必要な訳じゃないんだよね?
0012132人目の素数さん2007/05/29(火) 23:08:13
>>10
帰納法でいけるか
0013132人目の素数さん2007/05/30(水) 04:10:25
正の数 x、y が x+y+xy=1 をみたすとき、1/x + 1/y + 1/(x+y) のとりうる値の範囲を求めよ。

( ゚∀゚) テヘッ
0014132人目の素数さん2007/05/30(水) 05:16:12
発掘しますた!
つ http://www.math.northwestern.edu/~mlerma/problem_solving/old_problems/old_problems.pdf

19 はどうやるんでしょう?
27 は三角関数ヲタ向け?
0015132人目の素数さん2007/05/30(水) 05:27:16
C844、M1764、C846、C847、M1769、C851、C854、C855 に (;´Д`)'`ァ'`ァ
http://www.mat.uniroma2.it/~tauraso/GRA20/main.html

たぶん、The American Mathematical Monthly (http://www.maa.org/) って雑誌の問題だと思う。
うちのDQN底辺大学の図書館、2007年度から購読を止めたので読めなくなった…。
ド田舎だから、県内に他に理系大学ないから、もう読めないぜ…
定期購読するしかないのか?
0016132人目の素数さん2007/05/30(水) 22:56:41
>8
 √{x/(y+z)} + √{y/(z+x)} + √{z/(x+y)} ≧ (√x + √y + √z)^2 / [√{x(y+z)} + √{y(z+x)} + √{z(x+y)}] > 2.

(略証)
左側:
 コーシーで簡単。
右側:
 x, y ≦ z としてもよい。
 f(z') = √z' のグラフは上に凸だから、接線の下側にある。
 √(z+y) < √{z+y+(y^2)/(4z)} = √z + y/(2√z) < √z + (√y)/2,
 √(z+x) < √{z+x+(x^2)/(4z)} = √z + x/(2√z) < √z + (√x)/2,
 √{z(x+y)} < {(x+y)+z}/2,  (← 相加・相乗平均)
これらに √x, √y, 1 を掛けてたすと、
 √{x(y+z)} + √{y(z+x)} + √z(x+y)} < √(zx) + √(zy) + √(xy) + (x+y+z)/2 = (1/2)(√x + √y + √z)^2,
よって上式を得る。 (終)

ハァハァ ゼェゼェ…
0017132人目の素数さん2007/05/31(木) 00:56:20
>13
x+y=s, xy=t とおく(基本対称式),
 題意より s+t=1, s>0, t>0,
 絶対不等式 s^2 -4t = (x-y)^2 ≧0,
より
 0.828427… = 2(√2 -1) ≦ s < 1,
 (与式) = s/t + 1/s = s/(1-s) + 1/s = 1/{s(1-s)} -1 ≧ 5(1+√2)/2 = 6.0355339…
 等号は x = y = s/2 = √2 -1 のとき。
0018132人目の素数さん2007/05/31(木) 10:48:17
実数x,y,zについて以下の不等式が成り立つことを示せ。また、等号成立条件を求めよ。

(x^3 + y^3 + z^3 - 3xyz)^2 ≦ (x^2 + y^2 + z^2)^3
0019132人目の素数さん2007/06/01(金) 00:29:33
>>18
(右辺)-(左辺)=(xy+yz+zx)^2(x^2 + y^2 + z^2 + (x-y)^2 + (y-z)^2 + (z-x)^2)≧0
より不等式は成立。
この表式より,等号成立条件は xy+yz+zx=0 または x=y=z=0 だが,まとめると xy+yz+zx=0
0020132人目の素数さん2007/06/01(金) 01:03:57
>14
[19.] Series involving e. Find the sum of the following series:
Σ[n=1,∞) {e -(1 +1/n)^n}


n*log(1 +1/n) = n*{1/n -1/(2n^2) +O(1/n^3)} = 1 -1/(2n) +O(1/n^2),
(1 +1/n)^n = e*{1 -1/(2n) +O(1/n^2)},
e -(1 +1/n)^n = e/(2n) + O(1/n^2). 
(e/2)Σ 1/n 〜 (e/2)log(n) より対数発散…


蛇足だが、↓ならば収束すると思われ…
 Σ[n=1,∞) {e -(1 +1/n)^(n +1/2)}
0021132人目の素数さん2007/06/01(金) 21:58:36
>>16
> 左側:
>  コーシーで簡単。

シュワちゃんをつかうと、分子は (x+y+z)^2 にならないですか?
0022132人目の素数さん2007/06/01(金) 21:59:37
>>16
> 左側:
>  コーシーで簡単。

シュワちゃんをつかうと、分子は (x+y+z)^2 にならないですか?
0023132人目の素数さん2007/06/01(金) 23:29:44
>19 には負領域がない。 ゼロ面(node)は↓

http://science6.2ch.net/test/read.cgi/math/1179324003/921-922
さくらスレ217

http://science6.2ch.net/test/read.cgi/math/1180169999/64, 109
さくらスレ218

>21-22
 ま〜たまた…
0024132人目の素数さん2007/06/01(金) 23:36:54
>>23
解説してね。
0025132人目の素数さん2007/06/02(土) 00:00:26
>>23
解説してよん
0026132人目の素数さん2007/06/02(土) 04:18:27
キモ
0027132人目の素数さん2007/06/02(土) 04:24:38
>>24-26
荒らしは自重しましょう
0028132人目の素数さん2007/06/02(土) 06:38:36
>>16
左側の証明が分からないのでお願いします。
0029132人目の素数さん2007/06/02(土) 11:43:22
知恵遅れはこのスレに来るなよ。目障り
0030132人目の素数さん2007/06/02(土) 12:16:19
>29 荒らすなよ.このスレでは仲良くしろ.
>23 性格変わった?意地悪せずに答えてやれよ.俺が分かるなら答えてやるんだけど.
0031132人目の素数さん2007/06/02(土) 12:55:10
つ Cauchy-Schwarzの不等式 (a^2+b^2+c^2)(x^2+y^2+z^2) ≧ (ax+by+cz)^2

[√{x/(y+z)} + √{y/(z+x)} + √{z/(x+y)} ]・[√{x(y+z)} + √{y(z+x)} + √{z(x+y)}]
 ≧ (√x + √y + √z)^2

不等式ヲタは仲良くしよう ( ゚∀゚) テヘッ
0032132人目の素数さん2007/06/02(土) 13:11:00
a_1,a_2,a_3,・・・・a_n のk次基本対称式をe_k (k=1,2,...n)

F(k)≡(e_k/nCk)^(1/k) とするとき

F(k)≧F(k+1)
0033132人目の素数さん2007/06/02(土) 13:27:45
>>32
まとめwikiの過去スレミラーから探せ。
0034132人目の素数さん2007/06/02(土) 15:13:37
>32
 a_1,a_2,…,a_n >0 のとき、…

* nに関する帰納法
 Part1 の 257, 263(1), 269, 271
 数セミ増刊「数学の問題 = 第�@集」日本評論社 (1977/02) No.21 の解説(本文)

* 対称式, Muirhead
 第2章の 800, 810-818
 http://www.ams.org/proc/2004-132-09/S0002-9939-04-07384-8/home.html

* 微分法
 Part.1 の 480-481
 数セミ増刊「数学の問題 = 第�@集」日本評論社 (1977/02) No.21 の解説(追補)
 E.F.Beckenbach and R.Bellman: "Inequalities, Ergebnisse der Mathematik und ihrer Grenzgebiete", Band 30, Springer-Verlag, Berlin (1961) p.11
0035232007/06/02(土) 15:27:17
>24-25
 亀レスだが…

Q. ゼロ面(node) xy+yz+zx =0 はどんな形?

A. 座標軸を回して Z=(x+y+z)/√3 とし、(X,Y,Z)で直交系をなすようにすれば
 xy+yz+zx = {(x+y+z)^2 -x^2 -y^2 -z^2}/2 = {3Z^2 -X^2 -Y^2 -Z^2}/2 = Z^2 -(X^2 +Y^2)/2,
 よって、円錐面で、主軸はZ軸 すなわち x+y+z の方向。
0036132人目の素数さん2007/06/02(土) 18:31:58
>>35
ナルホドナー
0037162007/06/02(土) 21:30:14
>21-22,28

http://science6.2ch.net/test/read.cgi/math/1110615777/
シュワちゃんスレ
0038132人目の素数さん2007/06/03(日) 11:25:41
>8
 √{z/(x+y)} = z/√{z(x+y)} > 2z/{(x+y)+z},   (← 相乗・調和平均)
循環的にたす.
0039132人目の素数さん2007/06/03(日) 12:20:48
>>8
見事。
0040132人目の素数さん2007/06/03(日) 19:53:07
>>38
(*゚∀゚)=3 ハァハァ…
0041132人目の素数さん2007/06/04(月) 03:02:02
>15

[C.851]
 b^2 +c^2 +bc = (3/4)(b+c)^2 + (1/4)(b-c)^2 ≧ (3/4)(b+c)^2,
 a√(b^2 +c^2 +bc) ≧ {(√3)/2}(ab+ca),
循環的にたす。


[C.844]
Σ[k=1,n] 1/k -γ -log(n) = ε(n) とおくと,
Σ[n=1,N] ε(n)/n = log(N)ε(N) + (1/2)ε(N)^2 - (1/2)γ^2 + (1/2)Σ[n=1,N] (1/n^2) + {(1/2)log(N)^2 - Σ[k=1,N] log(k)/k }
 → -(1/2)γ^2 + (1/2)ζ(2) - L (N→∞).
0042132人目の素数さん2007/06/04(月) 15:02:00
何者だ一体?
すげー実力w
0043132人目の素数さん2007/06/04(月) 17:59:41
照れるぜ・・・
0044132人目の素数さん2007/06/04(月) 18:26:30
>>42
不等式マニア
0045132人目の素数さん2007/06/04(月) 18:37:23
>>42
不等式ヲタは共同体で連続体で群生体だから、無限の知識と無尽蔵の体力を持ってるんだYO!
0046132人目の素数さん2007/06/04(月) 18:46:09
恒等式ヲタ出現きぼん
0047132人目の素数さん2007/06/04(月) 21:51:55
実数x,y,zについて以下の不等式が成り立つことを示せ。また、等号成立条件を求めよ。

 (x^3 + y^3 + z^3 - 3xyz)^2 + (xy+yz+zx)^3 ≦ (x^2 + y^2 + z^2)^3.
0048132人目の素数さん2007/06/05(火) 01:12:09
>15

[C.846]
 (1/n)Σ[k=1,n] {C[n,k]}^(-k) ≧ {(n+1)/(2^n)}^((n+1)/2).

(略解)
・n=1,2 は直接確かめる。
・n≧3 のとき、k=n の項だけ残す。
 n^2 ≦ 2^(n+1),
 n+1 ≦ 2^(n-1),
 (左辺) ≧ 1/n ≧ (1/2)^((n+1)/2) ≧ {(n+1)/(2^n)}^((n+1)/2) = (右辺).
0049132人目の素数さん2007/06/05(火) 01:52:56
>>47
(右辺)-(左辺)=(3/2)(xy+yz+zx)^2((x-y)^2 + (y-z)^2 + (z-x)^2)
より不等式は成立。
等号成立条件は xy+yz+zx=0 または x=y=z
0050132人目の素数さん2007/06/05(火) 02:32:32
>>15  [C854]
H_k=∫[0,1]Σ[j=0,k-1]t^j dt=∫[0,1](1-t^k)/(1-t) dt
n!/Π[j=0,n](k+j)=Γ(n+1)Γ(k)/Γ(n+k+1)=Β(k,n+1)=∫[0,1]t^(k-1)*(1-t)^n dt
これらから
H_k*n!/Π[j=0,n](k+j)
=∫[0,1](1-t^k)/(1-t) dt*∫[0,1]t^(k-1)*(1-t)^n dt
=[∫[0,x](1-t^k)/(1-t) dt*∫[0,x]t^(k-1)*(1-t)^n dt]_[x=0,1]
部分積分を使うことで
H_k*n!/Π[j=0,n](k+j)
=∫[0,1](1-x^k)/(1-x)∫[0,x]t^(k-1)*(1-t)^n dtdx
 +∫[0,1]∫[0,x](1-t^k)/(1-t) dt*x^(k-1)*(1-x)^n dx
を得る。
kについてこれらの和を取る。(極限の順序交換の大雑把さは大目に見てください)
Σ[k=1,∞]∫[0,1](1-x^k)/(1-x)∫[0,x]t^(k-1)*(1-t)^n dtdx
=∫[0,1]∫[0,x] Σ[k=1,∞] {t^k-(tx)^k}/{t(1-x)}*(1-t)^n dtdx
=∫[0,1]∫[0,x](1-t)^(n-1)/(1-tx) dtdx
=∫[0,1]∫[t,1](1-t)^(n-1)/(1-tx) dxdt (積分の順序交換)
=∫[0,1]log(1+t)*(1-t)^(n-1)/t dt
同様に
Σ[k=1,∞]∫[0,1]∫[0,x](1-t^k)/(1-t) dt*x^(k-1)*(1-x)^n dx
=-∫[0,1]log(1-x^2)*(1-x)^(n-1)/x dx
=-∫[0,1]log(1-t^2)*(1-t)^(n-1)/t dt (変数をtに書き換えた)

以上から
Σ[k=1,∞]H_k*n!/Π[j=0,n](k+j)
=∫[0,1]log(1+t)*(1-t)^(n-1)/t dt -∫[0,1]log(1-t^2)*(1-t)^(n-1)/t dt
=-∫[0,1]log(1-t)*(1-t)^(n-1)/t dt
=∫[0,∞]y*e^(-ny)/{1-e^(-y)} dy ( y=-log(1-t) と変数変換)
=∫[0,∞]Σ[j=n,∞]y*e^(-jy) dy
=Σ[j=n,∞]1/j^2=π^2/6-Σ[j=1,n-1]1/j^2
ゆえ
Σ[k=1,∞]H_k/Π[j=0,n](k+j)=1/(n!)*{π^2/6-Σ[j=1,n-1]1/j^2}
0051132人目の素数さん2007/06/05(火) 04:11:21
凄い! こんなにガンガン解ければ楽しいだろうな…

A.422、B.3987、B.3989、C.892 (C.892は昔、入試問題で解いたような…)
http://www.komal.hu/verseny/feladat.cgi?a=honap&h=200703&t=mat&l=en
A.425、B.3997、B.4000
http://www.komal.hu/verseny/feladat.cgi?a=honap&h=200704&t=mat&l=en
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