Zadanie 29 — matura 2019, czerwiec

Zadanie 29 — matura 2019, czerwiec. Matematyka podstawowa, F-2015. Treść zadania i rozwiązanie krok po kroku.

← Wszystkie zadania z matematyki
Zadanie 29
Matura 2019 · czerwiec · F-2015 · poziom podstawowy
Otwarte2 pkt

Wykaż, że dla każdej liczby \(a>0\) i dla każdej liczby \(b>0\) prawdziwa jest nierówność \[\frac{1}{a}+\frac{1}{b}\geq\frac{4}{a+b}.\]

Pokaż rozwiązanie krok po krokuUkryj rozwiązanie

1 Sprowadzenie do wspólnego mianownika

Ponieważ \(a>0\) i \(b>0\), mianownik \(ab(a+b)\) jest dodatni. Obliczamy różnicę stron nierówności, aby ustalić jej znak.

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

2 Ocena znaku

Kwadrat liczby rzeczywistej jest nieujemny, a mianownik jest dodatni, więc obliczona różnica jest nieujemna.

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

Odpowiedź

Nierówność zachodzi dla wszystkich \(a>0\) i \(b>0\). Równość występuje wtedy i tylko wtedy, gdy \(a=b\).

\[\frac{1}{a}+\frac{1}{b}\geq\frac{4}{a+b}\]

Sprawdzenie

Dla \(a=b>0\) obie strony są równe \(2/a\). Gdy \(a\ne b\), licznik \((a-b)^2\) jest dodatni, więc nierówność jest ostra.

\[a=b\quad\Longrightarrow\quad\frac{1}{a}+\frac{1}{b}=\frac{2}{a}=\frac{4}{a+b}\]