Zadanie 31 — matura 2021, sierpień

Zadanie 31 — matura 2021, sierpień. Matematyka podstawowa, F-2015. Treść zadania i rozwiązanie krok po kroku.

← Wszystkie zadania z matematyki
Zadanie 31
Matura 2021 · sierpień · F-2015 · poziom podstawowy
Otwarte2 pkt

Wykaż, że dla każdej liczby rzeczywistej \(a\) i każdej liczby rzeczywistej \(b\) spełniona jest nierówność \(b(5b-4a)+a^2\geq 0\).

Pokaż rozwiązanie krok po krokuUkryj rozwiązanie

1 Przekształcenie wyrażenia

Rozwijamy nawias i uzupełniamy kwadrat, aby zapisać wyrażenie jako sumę kwadratów.

\[b(5b-4a)+a^2=a^2-4ab+5b^2=(a-2b)^2+b^2\]

2 Uzasadnienie nierówności

Kwadrat każdej liczby rzeczywistej jest nieujemny, więc suma tych kwadratów również jest nieujemna.

\[(a-2b)^2\geq 0,\quad b^2\geq 0\quad\Longrightarrow\quad b(5b-4a)+a^2\geq 0\]

Odpowiedź

Nierówność zachodzi dla wszystkich liczb rzeczywistych a i b. Równość zachodzi dokładnie wtedy, gdy a=0 i b=0.

\[b(5b-4a)+a^2=(a-2b)^2+b^2\geq 0\]

Sprawdzenie

Po rozwinięciu sumy kwadratów otrzymujemy wyjściowe wyrażenie. Suma jest równa zeru tylko wtedy, gdy oba kwadraty są zerowe: b=0 oraz a−2b=0, czyli a=b=0.

\[(a-2b)^2+b^2=a^2-4ab+4b^2+b^2=a^2-4ab+5b^2\]