Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

Συντονιστές: cretanman, Demetres, polysot, achilleas, socrates, silouan

BAGGP93
Δημοσιεύσεις: 1551
Εγγραφή: Σάβ Ιούλ 02, 2011 8:48 pm
Τοποθεσία: Ιωάννινα - Αθήνα

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#21

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από BAGGP93 » Πέμ Σεπ 05, 2013 4:31 pm

Μιας και προτάθηκε στον φάκελο, ας μην μείνει αναπάντητη.
argiris95 έγραψε:ΆΣΚΗΣΗ 4

Να δειχθεί με επαγωγή ότι \displaystyle{f(x)=\sum_{k=0}^{n}{\binom{n+k}{k}}\frac{1}{2^k}=2^n}

Aπό το βιβλίο του Arthur Engel.
Ας δούμε αρχικά τα παρακάτω.

Για \displaystyle{n\,,k\in\mathbb{N}} , ορίζουμε \displaystyle{\binom{n}{k}=\frac{n!}{k!\left(n-k\right)!} .


Λήμμα

\displaystyle{\binom{n}{k}=\binom{n-1}{k}+\binom{n-1}{k-1}}

Απόδειξη

\displaystyle{\begin{aligned}\binom{n-1}{k}+\binom{n-1}{k-1}&=\frac{\left(n-1\right)!}{k!\left(n-k-1\right)!}+\frac{\left(n-1\right)!}{\left(k-1\right)!\left(n-k\right)!}\\&=\frac{\left(n-1\right)!}{k\,\left(k-1\right)!\left(n-k-1\right)!}+\frac{\left(n-1\right)!}{\left(k-1\right)!\left(n-k-1\right)!\,\left(n-k\right)}\\&=\frac{\left(n-1\right)!}{\left(k-1\right)!\left(n-k-1\right)!}\left[\frac{1}{k}+\frac{1}{n-k}\right]\\&=\frac{n\,\left(n-1\right)!}{\left(k-1\right)!\left(n-k-1\right)!\,k\,\left(n-k\right)}\\&=\frac{n!}{k!\left(n-k\right)!}\\&=\binom{n}{k}\end{aligned}}

Ας δούμε τώρα την απόδειξη με επαγωγή

\displaystyle{i)\,\,\,n=1}

\displaystyle{\begin{aligned} \sum_{k=0}^n\binom{n+k}{k}\cdot \frac{1}{2^{k}}&=\sum_{k=0}^1\binom{k+1}{k}\cdot \frac{1}{2^{k}}\\&=\sum_{k=0}^1\frac{k+1}{2^{k}}\\&=\frac{0+1}{2^{0}}+\frac{1+1}{2^{1}}\\&=1+1\\&=2\\&=2^{1}\end{aligned}}

\displaystyle{ii)\,\,\,\,\,\,} Επαγωγική Υπόθεση : \displaystyle{\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\sum_{k=0}^n\binom{n+k}{k}\cdot \frac{1}{2^{k}}=2^{n}\,\,,n\geq 1}

\displaystyle{iii)\,\,\,\,n\to n+1}

Σύμφωνα με το παραπάνω λήμμα, έχουμε

\displaystyle{\begin{aligned}X=\sum_{k=0}^{n+1}\binom{n+1+k}{k}\cdot \frac{1}{2^{k}}&=1+\sum_{k=1}^{n+1}\left[\binom{n+k}{k}+\binom{n+k}{k-1}\right]\cdot \frac{1}{2^{k}}\\&=1+\sum_{k=1}^{n+1}\binom{n+k}{k}\cdot \frac{1}{2^{k}}+\sum_{k=1}^{n+1}\binom{n+k}{k-1}\cdot \frac{1}{2^{k}}\\&=1+A_{n+1}+B_{n+1}\,\,(I)\end{aligned}}

όπου \displaystyle{A_{n+1}=\sum_{k=1}^{n+1}\binom{n+k}{k}\cdot \frac{1}{2^{k}}\,\,,B_{n+1}=\sum_{k=1}^{n+1}\binom{n+k}{k-1}\cdot \frac{1}{2^{k}}} .

Είναι,

\displaystyle{B_{n+1}=\sum_{k=1}^{n+1}\binom{n+k}{k-1}\cdot \frac{1}{2^{k}}\stackrel{k-1=m}{=}\sum_{m=0}^{n}\binom{n+m+1}{m}\cdot \frac{1}{2^{m+1}}=\frac{1}{2}\left[X-\binom{2\,n+2}{n+1}\cdot \frac{1}{2^{n+1}}\right]

\displaystyle{A_{n+1}=\sum_{k=1}^{n}\binom{n+k}{k}\cdot \frac{1}{2^{k}}+\binom{2\,n+1}{n+1}\cdot \frac{1}{2^{n+1}}=\sum_{k=0}^{n}\binom{n+k}{k}\cdot \frac{1}{2^{k}}-1+\binom{2\,n+1}{n+1}\cdot \frac{1}{2^{n+1}}} .

Έτσι, από την σχέση \displaystyle{(I)} έχουμε

\displaystyle{ X=1+2^{n}-\binom{2\,n+1}{n+1}\cdot \frac{1}{2^{n+1}}-\binom{n}{0}\cdot \frac{1}{2^{0}}+\frac{1}{2}\,X-\frac{1}{2}\binom{2\,n+1+1}{n+1}\cdot \frac{1}{2^{n+1}}\Leftrightarrow}

\displaystyle{\Leftrightarrow \frac{X}{2}=1+2^{n}+\frac{1}{2^{n+1}}\frac{\left(2\,n+1\right)!}{\left(n+1\right)!\,n!}-1-\frac{1}{2^{n+2}}\frac{\left(2\,n+1\right)!\left(2\,n+2\right)}{\left(n+1\right)!\left(n+1\right)!}

\displaystyle{\Leftrightarrow \frac{X}{2}=2^{n}+\frac{1}{2^{n+1}}\frac{\left(2\,n+1\right)!\left(n+1\right)}{\left(n+1\right)!\left(n+1\right)!}-\frac{1}{2^{n+1}}\frac{\left(2\,n+1\right)!\left(n+1\right)}{\left(n+1\right)!\left(n+1\right)!}}

\displaystyle{\Leftrightarrow \frac{X}{2}=2^{n}}

\displaystyle{\Leftrightarrow X=\sum_{k=0}^{n+1}\binom{n+1+k}{k}\cdot \frac{1}{2^{k}}=2^{n+1}} .

Επαγωγικά λοιπόν δείξαμε ότι

\displaystyle{\sum_{k=0}^{n}\binom{n+k}{k}\cdot \frac{1}{2^{k}}=2^{n}\,,n\in\mathbb{N}}


Παπαπέτρος Ευάγγελος
raf616
Δημοσιεύσεις: 680
Εγγραφή: Κυρ Φεβ 17, 2013 4:35 pm
Τοποθεσία: Μυτιλήνη

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#22

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από raf616 » Πέμ Σεπ 05, 2013 5:37 pm

gavrilos έγραψε:ΑΣΚΗΣΗ 6

Να βρεθούν όλες οι τριάδες \displaystyle{(x,y,z)} πραγματικών αριθμών που ικανοποιούν τη σχέση \displaystyle{2x\sqrt{y-1}+2y\sqrt{z-1}+2z\sqrt{x-1}\geq xy+yz+zx}.
Είναι:

\displaystyle{2x\sqrt{y-1}+2y\sqrt{z-1}+2z\sqrt{x-1}\geq xy+yz+zx \Leftrightarrow xy - 2x\sqrt{y - 1} + yz - 2y\sqrt{z - 1} + zx - 2z\sqrt{x - 1} \leq 0 \Leftrightarrow x[(y - 1) + 1 - 2\sqrt{y - 1}]}

\displaystyle{+ y[(z - 1) + 1 - 2\sqrt{z - 1}] + z[(x - 1) + 1 - 2\sqrt{x - 1}] \leq 0 \Leftrightarrow x(\sqrt{y - 1} - 1)^2 + y(\sqrt{z - 1} - 1)^2 + z(\sqrt{x - 1} - 1)^2 \leq 0}

Άρα για να ισχύει η ισότητα πρέπει:

\sqrt{x - 1} - 1 = 0 \Leftrightarrow x = 2

\sqrt{y - 1} - 1 = 0 \Leftrightarrow y = 2

\sqrt{z - 1} - 1 = 0 \Leftrightarrow z = 2

Άρα τελικά (x , y, z) = (2, 2, 2)


Πάντα κατ' αριθμόν γίγνονται... ~ Πυθαγόρας

Ψυρούκης Ραφαήλ
ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΙΩΑΝΝΟΥ
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 4830
Εγγραφή: Τρί Αύγ 31, 2010 10:37 pm
Τοποθεσία: Ιστιαία Ευβοίας

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#23

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΙΩΑΝΝΟΥ » Πέμ Σεπ 05, 2013 10:14 pm

gavrilos έγραψε:ΑΣΚΗΣΗ 7

Να βρεθεί η μικρότερη τιμή του πραγματικού αριθμού \displaystyle{k} για την οποία υπάρχουν πραγματικοί αριθμοί \displaystyle{x,y} ώστε \displaystyle{\frac{x+y-k}{2}=\sqrt{x-2010}+\sqrt{y+2011}}.
Έχουμε \displaystyle{x+y-k=2\sqrt{x-2010}+2\sqrt{y+2011}\Rightarrow k=x+y-2\sqrt{x-2010}-2\sqrt{y+2011}=}

\displaystyle{(\sqrt{x-2010})^2 -2\sqrt{x-2010} +1 -1+2010+(\sqrt{y+2011})^2 -2\sqrt{y+2011}+1-1-2011=}

\displaystyle{(\sqrt{x-2010}-1)^2 +(\sqrt{y+2011}-1)^2 -3 \geq -3}.

Η ισότητα επιτυγχάνεται όταν \displaystyle{\sqrt{x-2010}-1=0} και \displaystyle{\sqrt{y+2011}-1=0} , δηλαδή \displaystyle{x=2011} και \displaystyle{y=-2010}

Συνεπώς η ελάχιστη τιμή του \displaystyle{k} είναι το \displaystyle{-3}.


raf616
Δημοσιεύσεις: 680
Εγγραφή: Κυρ Φεβ 17, 2013 4:35 pm
Τοποθεσία: Μυτιλήνη

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#24

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από raf616 » Παρ Σεπ 06, 2013 9:27 am

Θα πρότεινα να βάζαμε και κάποια θεωρητικά στοιχεία εκτός από ασκήσεις που αφορούν τη θεωρία αριθμών, την άλγεβρα και τη συνδιαστική...


Πάντα κατ' αριθμόν γίγνονται... ~ Πυθαγόρας

Ψυρούκης Ραφαήλ
kleovoulos
Δημοσιεύσεις: 279
Εγγραφή: Πέμ Αύγ 02, 2012 3:12 pm
Τοποθεσία: Κολινδρός Πιερίας
Επικοινωνία:

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#25

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από kleovoulos » Παρ Σεπ 06, 2013 10:34 am

raf616 έγραψε:Θα πρότεινα να βάζαμε και κάποια θεωρητικά στοιχεία εκτός από ασκήσεις που αφορούν τη θεωρία αριθμών, την άλγεβρα και τη συνδιαστική...
Ναι θα συμφωνήσω απόλυτα. Αν και οι ασκήσεις που έθεσε ο gavrilos απαιτούσανε κολπάκια και όχι ιδιαίτερες γνώσεις. ;)


Κλεόβουλος Κοφονικόλας
Μπάμπης Στεργίου
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 5589
Εγγραφή: Δευ Δεκ 22, 2008 2:16 pm
Τοποθεσία: Χαλκίδα - Καρδίτσα

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#26

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Μπάμπης Στεργίου » Παρ Σεπ 06, 2013 10:55 am

ΑΣΚΗΣΗ 8


Αν \displaystyle{x\in (-3,5)} και \displaystyle{y\in (-1,6)}, να αποδείξετε ότι ο αριθμός


\displaystyle{a=\sqrt{{{x}^{2}}+{{y}^{2}}+2xy-22x-22y+121}\,+\,\sqrt{{{x}^{2}}+{{y}^{2}}+2xy+8x+8y+16}}

είναι φυσικός .

Μπάμπης


bboybast
Δημοσιεύσεις: 60
Εγγραφή: Κυρ Ιούλ 22, 2012 5:31 pm

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#27

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από bboybast » Παρ Σεπ 06, 2013 11:26 am

a=\sqrt{(x+y-11)^2}+\sqrt{(x+y+4)^2}=11-(x+y)+(x+y)+4=15 αφού-4<x+y<11


socrates
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 6595
Εγγραφή: Δευ Μαρ 09, 2009 1:47 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονίκη
Επικοινωνία:

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#28

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από socrates » Παρ Σεπ 06, 2013 7:44 pm

ΑΣΚΗΣΗ 9
Αν οι αριθμοί a, b και \displaystyle{\frac{b+1} {a} ,\frac{a^2 - 2}{b}} είναι ακέραιοι, να δείξετε ότι ο αριθμός \displaystyle{\frac{b+1}{2}} είναι τέλειο τετράγωνο ακεραίου.


Θανάσης Κοντογεώργης
gavrilos
Δημοσιεύσεις: 1031
Εγγραφή: Παρ Δεκ 07, 2012 4:11 pm

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#29

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από gavrilos » Σάβ Οκτ 12, 2013 9:51 pm

ΑΣΚΗΣΗ 10

Να αποδείξετε ότι ο αριθμός \displaystyle{\frac{(x+y)^{2}}{x^{3}-x^{2}y+xy^{2}-y^{3}}} δεν γίνεται να είναι ακέραιος για κάθε \displaystyle{x,y\in \mathbb{N} \ , \ x\neq y}.

Edit:Τυπογραφικό.


Γιώργος Γαβριλόπουλος
Παύλος Μαραγκουδάκης
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 1515
Εγγραφή: Παρ Ιαν 30, 2009 1:45 pm
Τοποθεσία: Πειραιάς
Επικοινωνία:

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#30

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Παύλος Μαραγκουδάκης » Σάβ Οκτ 12, 2013 11:10 pm

gavrilos έγραψε:ΑΣΚΗΣΗ 10

Να αποδείξετε ότι ο αριθμός \displaystyle{\frac{(x+y)^{2}}{x^{3}-x^{2}y+xy^{2}-y^{3}}} δεν γίνεται να είναι ακέραιος για κάθε \displaystyle{x,y\in \mathbb{N} \ , \ x\neq y}.

Edit:Τυπογραφικό.
Ο αριθμός ξαναγράφεται \dfrac{\left(x+y \right)^2}{\left(x^2+y^2 \right)\left(x-y \right)} Αν είναι ακέραιος, τότε ακέραιος θα είναι και ο \dfrac{\left(x+y \right)^2}{x^2+y^2}.

Όμως 1<\dfrac{\left(x+y \right)^2}{x^2+y^2}<2, άτοπο.


Στάλα τη στάλα το νερό το μάρμαρο τρυπά το,
εκείνο που μισεί κανείς γυρίζει κι αγαπά το.
Παύλος Μαραγκουδάκης
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 1515
Εγγραφή: Παρ Ιαν 30, 2009 1:45 pm
Τοποθεσία: Πειραιάς
Επικοινωνία:

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#31

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Παύλος Μαραγκουδάκης » Κυρ Οκτ 13, 2013 11:19 am

ΑΣΚΗΣΗ 11

Να αποδείξετε ότι ο αριθμός 11^{100}-1 έχει τη μορφή 10000n+6000 (όπου n φυσικός) και επίσης ότι είναι πολλαπλάσιο του 6000.

Τσεχοσλοβακία 1963

ΑΣΚΗΣΗ 12

Να αποδείξετε ότι ο αριθμός \dfrac{n^5-5n^3+4n}{n+2} είναι ακέραιος και μάλιστα πολλαπλάσιο του 24 για κάθε n φυσικό.

Ισπανία 1975


Στάλα τη στάλα το νερό το μάρμαρο τρυπά το,
εκείνο που μισεί κανείς γυρίζει κι αγαπά το.
Άβαταρ μέλους
matha
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 6428
Εγγραφή: Παρ Μάιος 21, 2010 7:40 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονίκη

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#32

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από matha » Κυρ Οκτ 13, 2013 11:32 am

Παύλος Μαραγκουδάκης έγραψε: ΑΣΚΗΣΗ 12

Να αποδείξετε ότι ο αριθμός \dfrac{n^5-5n^3+4n}{n+2} είναι ακέραιος και μάλιστα πολλαπλάσιο του 24 για κάθε n φυσικό.

Ισπανία 1975
Είναι

\displaystyle{\dfrac{n^5-5n^3+4n}{n+2}=\frac{n(n^4-5n^2+4)}{n+2}=\frac{n(n^2-1)(n^2-4)}{n+2}=\frac{n(n-1)(n+1)(n-2)(n+2)}{n+2}=(n-2)(n-1)n(n+1)\in \mathbb{Z}}

και μάλιστα είναι πολλαπλάσιο του \displaystyle{4!=24} ως γινόμενο τεσσάρων διαδοχικών ακεραίων.


Μάγκος Θάνος
gavrilos
Δημοσιεύσεις: 1031
Εγγραφή: Παρ Δεκ 07, 2012 4:11 pm

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#33

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από gavrilos » Πέμ Οκτ 24, 2013 11:17 pm

socrates έγραψε:ΑΣΚΗΣΗ 9
Αν οι αριθμοί a, b και \displaystyle{\frac{b+1} {a} ,\frac{a^2 - 2}{b}} είναι ακέραιοι, να δείξετε ότι ο αριθμός \displaystyle{\frac{b+1}{2}} είναι τέλειο τετράγωνο ακεραίου.
Ας βάλει κάποιος τη λύσει αν μπορεί.Με έχει ταλαιπωρήσει πολύ χωρίς αποτέλεσμα.

Με εκτίμηση,
gavrilos


Γιώργος Γαβριλόπουλος
Παύλος Μαραγκουδάκης
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 1515
Εγγραφή: Παρ Ιαν 30, 2009 1:45 pm
Τοποθεσία: Πειραιάς
Επικοινωνία:

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#34

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Παύλος Μαραγκουδάκης » Κυρ Νοέμ 03, 2013 6:50 pm

ΑΣΚΗΣΗ 13
Αν k,n είναι θετικοί ακέραιοι να αποδείξετε ότι
\dfrac{1}{kn}+\dfrac{1}{kn+1}+...+\dfrac{1}{(k+1)n-1}\geq n\left(\sqrt[n]{\dfrac{k+1}{k}}-1 \right)


Στάλα τη στάλα το νερό το μάρμαρο τρυπά το,
εκείνο που μισεί κανείς γυρίζει κι αγαπά το.
Άβαταρ μέλους
emouroukos
Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 1447
Εγγραφή: Δευ Δεκ 22, 2008 1:27 pm
Τοποθεσία: Αγρίνιο

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#35

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από emouroukos » Κυρ Νοέμ 03, 2013 9:08 pm

Παύλος Μαραγκουδάκης έγραψε:ΑΣΚΗΣΗ 13
Αν k,n είναι θετικοί ακέραιοι να αποδείξετε ότι
\dfrac{1}{kn}+\dfrac{1}{kn+1}+...+\dfrac{1}{(k+1)n-1}\geq n\left(\sqrt[n]{\dfrac{k+1}{k}}-1 \right)
Η αποδεικτέα ανισότητα γράφεται ισοδύναμα:

\displaystyle{\left( {\frac{1}{{kn}} + 1} \right) + \left( {\frac{1}{{kn + 1}} + 1} \right) +  \cdots  + \left( {\frac{1}{{kn + n - 1}} + 1} \right) \ge n\sqrt[n]{{\frac{{k + 1}}{k}}}}.

Αλλά από την ανισότητα αριθμητικού-γεωμετρικού μέσου προκύπτει ότι

\displaystyle{\left( {\frac{1}{{kn}} + 1} \right) + \left( {\frac{1}{{kn + 1}} + 1} \right) +  \cdots  + \left( {\frac{1}{{kn + n - 1}} + 1} \right) = \frac{{kn + 1}}{{kn}} + \frac{{kn + 2}}{{kn + 1}} +  \cdots  + \frac{{kn + n}}{{kn + n - 1}} \ge }

\displaystyle{ \ge n\sqrt[n]{{\frac{{kn + 1}}{{kn}} \cdot \frac{{kn + 2}}{{kn + 1}} \cdots \frac{{kn + n}}{{kn + n - 1}}}} = n\sqrt[n]{{\frac{{kn + n}}{{kn}}}} = n\sqrt[n]{{\frac{{k + 1}}{k}}},}

και το ζητούμενο δείχθηκε.

Η ισότητα ισχύει μόνο αν n =1.


Βαγγέλης Μουρούκος

Erro ergo sum.
ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΙΩΑΝΝΟΥ
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 4830
Εγγραφή: Τρί Αύγ 31, 2010 10:37 pm
Τοποθεσία: Ιστιαία Ευβοίας

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#36

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΙΩΑΝΝΟΥ » Κυρ Νοέμ 03, 2013 11:03 pm

ΑΣΚΗΣΗ 14: Αν \displaystyle{x,y,z,w >0}, να αποδείξετε ότι:

\displaystyle{\frac{x}{y+z+w}+\frac{y}{x+z+w}+\frac{z}{x+y+w}+\frac{w}{x+y+z}\geq \frac{4}{3}}


Άβαταρ μέλους
chris_gatos
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 6970
Εγγραφή: Κυρ Δεκ 21, 2008 9:03 pm
Τοποθεσία: Ανθούπολη

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#37

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από chris_gatos » Κυρ Νοέμ 03, 2013 11:14 pm

ΔΗΜΗΤΡΗΣ έγραψε:ΑΣΚΗΣΗ 14: Αν \displaystyle{x,y,z,w >0}, να αποδείξετε ότι:

\displaystyle{\frac{x}{y+z+w}+\frac{y}{x+z+w}+\frac{z}{x+y+w}+\frac{w}{x+y+z}\geq \frac{4}{3}}

Αχ Δημήτρη τι μου κάνεις, μόλις πάω για ύπνο. Λοιπόν, αρκεί να δείξω ότι:

\displaystyle{\frac{x}{y+z+w}+1+\frac{y}{x+z+w}+1+\frac{z}{x+y+w}+1+\frac{w}{x+y+z}+1\geq \frac{4}{3}+4}

ή αρκεί να δείξω ότι:

\displaystyle{\left( {x + y + z + w} \right)\left( {\frac{1}{{y + z + w}} + \frac{1}{{x + z + w}} + \frac{1}{{x + y + w}} + \frac{1}{{x + y + z}}} \right) \ge \frac{{16}}{3}}

Όμως αυτή ισχύει γιατί από Cauchy έχω:

\displaystyle{\frac{1}{{y + z + w}} + \frac{1}{{x + z + w}} + \frac{1}{{x + y + w}} + \frac{1}{{x + y + z}} \ge \frac{{{{\left( {1 + 1 + 1 + 1} \right)}^2}}}{{3\left( {x + y + z + w} \right)}}} \displaystyle{\Leftrightarrow \left( {x + y + z + w} \right)\left( {\frac{1}{{y + z + w}} + \frac{1}{{x + z + w}} + \frac{1}{{x + y + w}} + \frac{1}{{x + y + z}}} \right) \ge \frac{{16(x + y + z + w)}}{{3(x + y + z + w)}} = \frac{{16}}{3}}


Χρήστος Κυριαζής
Άβαταρ μέλους
matha
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 6428
Εγγραφή: Παρ Μάιος 21, 2010 7:40 pm
Τοποθεσία: Θεσσαλονίκη

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#38

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από matha » Δευ Νοέμ 04, 2013 5:00 pm

ΔΗΜΗΤΡΗΣ έγραψε:ΑΣΚΗΣΗ 14: Αν \displaystyle{x,y,z,w >0}, να αποδείξετε ότι:

\displaystyle{\frac{x}{y+z+w}+\frac{y}{x+z+w}+\frac{z}{x+y+w}+\frac{w}{x+y+z}\geq \frac{4}{3}}
Και ελαφρώς διαφορετικά από τον Χρήστο:

Από Cauchy-Schwarz έχουμε

\displaystyle{\rm \frac{x}{y+z+w}+\frac{y}{x+z+w}+\frac{z}{x+y+w}+\frac{w}{x+y+z}=\frac{x^2}{xy+xz+xw}+\frac{y^2}{xy+yz+yw}+\frac{z^2}{zx+zy+zw}+\frac{w^2}{xw+yw+wz}\geq }

\displaystyle{\rm \geq \frac{(x+y+z+w)^2}{2(xy+xz+xw+yz+yw+zw)},}

οπότε αρκεί να αποδειχθεί ότι

\displaystyle{\rm 3(x+y+z+w)^2\geq 8(xy+xz+xw+yz+yw+zw),} δηλαδή ότι

\displaystyle{\rm 3(x^2+y^2+z^2+w^2)\geq 2(xy+xz+xw+yz+yw+zw).}

Αυτή προκύπτει άμεσα από τις

\displaystyle{\rm x^2+y^2\geq 2xy~x^2+z^2\geq 2xz,~x^2+w^2\geq 2xw,~y^2+z^2\geq 2yz,~y^2+w^2\geq 2yw,~z^2+w^2\geq 2zw.}

\displaystyle{\color{red}\rule{400pt}{2pt}}

Μάλιστα, ακολουθώντας την απόδειξη του Χρήστου, μπορούμε να αποδείξουμε εύκολα την εξής γενικότερη

Πρόταση: Ας είναι \displaystyle{n\geq 2} ακέραιος και \displaystyle{\rm a_1,a_2,...,a_n} θετικοί πραγματικοί. Θέτουμε \displaystyle{\rm S=\sum_{i=1}^{n}a_i}. Τότε ισχύει

\displaystyle{\rm \sum_{i=1}^{n}\frac{a_i}{S-a_i}\geq \frac{n}{n-1}.}


Μάγκος Θάνος
Άβαταρ μέλους
Demetres
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 9010
Εγγραφή: Δευ Ιαν 19, 2009 5:16 pm
Τοποθεσία: Λεμεσός/Πύλα
Επικοινωνία:

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#39

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Demetres » Δευ Νοέμ 04, 2013 7:23 pm

argiris95 έγραψε:ΆΣΚΗΣΗ 4

Να δειχθεί με επαγωγή ότι \displaystyle{f(x)=\sum_{k=0}^{n}{\binom{n+k}{k}}\frac{1}{2^k}=2^n}

Aπό το βιβλίο του Arthur Engel.

Edit: Ευχαριστώ τον Διονύση και τον Βαγγέλη για τις επισημανσεις τους.
Μια διαφορετική απόδειξη:

Ο Ναδάλ και ο Τζόκοβιτς θα παίξουν μεταξύ τους αγώνες τένις μέχρι κάποιος να κερδίσει n+1 αγώνες. Οι τενίστες είναι ισοδύναμοι μεταξύ τους και σε κάθε αγώνα έχουν ακριβώς από 50\% πιθανότητα να κερδίσουν ανεξάρτητα από τα αποτελέσματα των άλλων αγώνων.

Προφανώς η πιθανότητα να φτάσει ο Ναδάλ πρώτος στις n+1 νίκες είναι 1/2. Ας υπολογίσουμε τώρα αυτήν την πιθανότητα και διαφορετικά:

Αν ο Ναδάλ κερδίσει n+1 αγώνες και ο Τζόκοβιτς k τότε αυτό μπορεί να συμβεί με \binom{n+k}{k} τρόπους, αφού ο τελευταίος αγώνας είναι σίγουρα νίκη του Ναδάλ ενώ από τους πρώτους n+k αγώνες έχουμε ακριβώς n νίκες του Ναδάλ και k του Τζόκοβιτς. Αφού σε κάθε τέτοια περίπτωση έχουμε συνολικά n+k+1 αγώνες, η πιθανότητα να έχουμε n+1 νίκες του Ναδάλ και k του Τζόκοβιτς, είναι \displaystyle{ \binom{n+k}{k}\frac{1}{2^{n+k+1}}.} Επομένως
\displaystyle{ \sum_{k=0}^n \binom{n+k}{k}\frac{1}{2^{n+k+1}} = \frac{1}{2}}

και το ζητούμενο έπεται.


Παύλος Μαραγκουδάκης
Επιμελητής
Δημοσιεύσεις: 1515
Εγγραφή: Παρ Ιαν 30, 2009 1:45 pm
Τοποθεσία: Πειραιάς
Επικοινωνία:

Re: Εισαγωγή σε Διαγωνιστικά Μαθηματικά - Λύκειο

#40

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Παύλος Μαραγκουδάκης » Κυρ Νοέμ 10, 2013 9:22 pm

socrates έγραψε:ΑΣΚΗΣΗ 9
Αν οι αριθμοί a, b και \displaystyle{\frac{b+1} {a} ,\frac{a^2 - 2}{b}} είναι ακέραιοι, να δείξετε ότι ο αριθμός \displaystyle{\frac{b+1}{2}} είναι τέλειο τετράγωνο ακεραίου.
Χωρίς βλάβη μπορούμε να υποθέσουμε ότι a>0.
Θα είναι b+1=ka και a^2-2=mb όπου k,m\in\mathbb Z.
Αν k=0 τότε το συμπέρασμα είναι προφανές.
Αν a=1 τότε b=\pm 1 οπότε και πάλι είναι προφανές το ζητούμενο.

Για τη συνέχεια υποθέτουμε ότι k\neq 0 και a\geq 2. Τότε b\neq -1 οπότε b\left(b+1 \right)>0. Επίσης a\left(a^2-2 \right)>0. Επομένως km\geq 1.
Είναι a=\dfrac{b+1}{k} οπότε απαλοίφοντας το a βρίσκουμε b^2+\left(2-k^2m \right)b+1-2k^2=0.
Η τελευταία έχει διακρίνουσα D=k^2\left(k^2m^2-4m+8 \right) και πρέπει να είναι τέλειο τετράγωνο. Εφόσον k\neq 0 θα είναι τέλειο τετράγωνο ο αριθμός k^2m^2-4m+8.
Ισχυρισμός \left(km-3 \right)^2<k^2m^2-4m+8<\left(km+3 \right)^2
Το αριστερό σκέλος είναι ισοδύναμο με 6km-8m>1 που ισχύει αφού 6km=6\left|km \right|\geq 6\left|m \right|\geq 4m+2.
Το δεξί σκέλος είναι ισοδύναμο με 6km+4m>1 που ομοίως ισχύει.

Διακρίνουμε τις εξής περιπτώσεις:
\bullet Αν k^2m^2-4m+8=\left(km\pm 1 \right)^2 τότε -4m+7=\pm 2km+7 που απορρίπτεται.
\bullet Αν k^2m^2-4m+8=\left(km- 2\right)^2 τότε m\left(k-1 \right)=-1 που δίνει k=2,m=-1. Οι τιμές αυτές οδηγούν σε b=1 ή b=-7. Η δεύτερη περίπτωση δίνει a=-3 και απορρίπτεται.
\bullet Αν k^2m^2-4m+8=\left(km+2\right)^2 τότε m\left(k+1 \right)=1 που δίνει k=-2,m=-1. Οι τιμές αυτές οδηγούν πάλι σε b=1 ή b=-7.
\bullet Αν k^2m^2-4m+8=\left(km \right)^2 τότε m=2 οπότε b=-1 ή b=-1+2k^2.

Σε όλες τις δεκτές περιπτώσεις το συμπέρασμα είναι άμεσο.


Στάλα τη στάλα το νερό το μάρμαρο τρυπά το,
εκείνο που μισεί κανείς γυρίζει κι αγαπά το.
Απάντηση

Επιστροφή σε “Άλγεβρα - Θεωρία Αριθμών - Συνδυαστική (Seniors) - Παλαιότερες Συζητήσεις”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 1 επισκέπτης