Zadanie 28 — matura 2017, sierpień

Zadanie 28 — matura 2017, sierpień. Matematyka podstawowa, F-2015. Treść zadania i rozwiązanie krok po kroku.

← Wszystkie zadania z matematyki
Zadanie 28
Matura 2017 · sierpień · F-2015 · poziom podstawowy
Otwarte2 pkt

Udowodnij, że dla dowolnej dodatniej liczby rzeczywistej \(x\) prawdziwa jest nierówność \(4x+\frac{1}{x}\geq 4\).

Pokaż rozwiązanie krok po krokuUkryj rozwiązanie

1 Przenieś 4 na lewą stronę

Aby udowodnić nierówność, wystarczy wykazać, że różnica jej stron jest nieujemna. Ponieważ x>0, możemy sprowadzić wyrażenia do wspólnego mianownika.

\[4x+\frac{1}{x}-4=\frac{4x^2-4x+1}{x}=\frac{(2x-1)^2}{x}\]

2 Oceń znak różnicy

Kwadrat jest nieujemny, a mianownik jest dodatni, więc otrzymany ułamek jest nieujemny.

\[x>0,\quad (2x-1)^2\geq 0\quad\Longrightarrow\quad 4x+\frac{1}{x}-4\geq 0\]

Odpowiedź

Dla każdego x>0 zachodzi podana nierówność. Równość występuje dla x=1/2.

\[4x+\frac{1}{x}\geq 4\quad\text{dla }x>0\]

Sprawdzenie

Dla x=1/2, które spełnia warunek x>0, lewa strona wynosi 4. Dla pozostałych dodatnich x kwadrat (2x−1)² jest dodatni, więc nierówność jest ostra.

\[4\cdot\frac12+\frac{1}{\frac12}=2+2=4\]