Zadanie 29 — matura 2018, sierpień

Zadanie 29 — matura 2018, sierpień. Matematyka podstawowa, F-2015. Treść zadania i rozwiązanie krok po kroku.

← Wszystkie zadania z matematyki
Zadanie 29
Matura 2018 · sierpień · F-2015 · poziom podstawowy
Otwarte2 pkt

Wykaż, że jeżeli \(a\) i \(b\) są liczbami rzeczywistymi dodatnimi, to \((a+b)\left(\frac{1}{a}+\frac{1}{b}\right)\geq 4\).

Pokaż rozwiązanie krok po krokuUkryj rozwiązanie

1 Przekształcenie lewej strony

Rozwijamy iloczyn i sprowadzamy różnicę względem 4 do wspólnego mianownika, aby ocenić jej znak.

\[(a+b)\left(\frac{1}{a}+\frac{1}{b}\right)-4=\frac{a}{b}+\frac{b}{a}-2=\frac{(a-b)^2}{ab}\]

2 Ocena znaku

Ponieważ a i b są dodatnie, mianownik jest dodatni, a kwadrat w liczniku jest nieujemny. Otrzymujemy żądaną nierówność.

\[ab>0,\quad (a-b)^2\geq 0\quad\Longrightarrow\quad (a+b)\left(\frac{1}{a}+\frac{1}{b}\right)\geq 4\]

Odpowiedź

Nierówność zachodzi dla wszystkich dodatnich a i b. Równość występuje dokładnie wtedy, gdy a=b.

\[(a+b)\left(\frac{1}{a}+\frac{1}{b}\right)\geq 4\iff\frac{(a-b)^2}{ab}\geq 0\]

Sprawdzenie

Dla a=b=t>0 lewa strona wynosi 4. Gdy a≠b, kwadrat różnicy jest dodatni, więc nierówność jest ostra.

\[(t+t)\left(\frac{1}{t}+\frac{1}{t}\right)=4\]