30.11.2014 Views

Revista (format .pdf, 1.0 MB) - Recreaţii Matematice

Revista (format .pdf, 1.0 MB) - Recreaţii Matematice

Revista (format .pdf, 1.0 MB) - Recreaţii Matematice

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

Oteoremăuitată - inegalitatea lui Surányi<br />

Gabriel DOSPINESCU 1<br />

Cu mult timp în urmă, pe lista problemelor propuse pentru prestigiosul Concurs<br />

"Miklos Schweitzer" aapărut şi următoarea inegalitate datorată luiSurányi:<br />

Teoremă. Pentruoricenumererealenenegativea 1 ,a 2 ,...,a n are loc inegalitatea<br />

(n − 1) (a n 1 + a n 2 + ···+ a n n)+na 1 a 2 ···a n ≥<br />

≥ (a 1 + a 2 + ···+ a n ) ¡ a n−1<br />

1 + a n−1<br />

2 + ···+ a n−1 ¢<br />

n . (1)<br />

Departedeafiosimplăaplicaţie a unor inegalităţi cunoscute — cel puţin, nu din<br />

câte cunoaştem până înprezent—aceastăteoremădificilă reprezintă o inegalitate<br />

foarte tare, ce permite rafinări ale multor inegalităţi clasice. Fiind mai puţin cunoscută,<br />

vom prezenta pentru început demonstraţia ei, deloc facilă, urmând ca ulterior<br />

să subliniem câteva consecinţe interesante. Aşadar,<br />

Demonstraţia teoremei. Vom folosi inducţia matematică. Pentru n = 2,<br />

inegalitatea este trivială. Să presupunem că amreuşit să odemonstrăm pentru n<br />

variabile şi să considerăm a 1 ,a 2 ,...,a n ,a n+1 ≥ 0. Datorită simetriei şi omogenităţii<br />

acestei inegalităţi, putem presupune că a 1 ≥ a 2 ≥ ...≥ a n+1 şi a 1 +a 2 +···+a n =1.<br />

Să observăm însă că inegalitatea pe care trebuie să o demonstrăm se rescrie<br />

nX<br />

nY<br />

n<br />

Ã<br />

n a n+1<br />

i +na n+1<br />

n+1 +na Y<br />

n<br />

!<br />

X<br />

n+1 a i +a n+1 a i −(1+a n+1 ) a n i + a n n+1 ≥ 0. (2)<br />

i=1<br />

i=1<br />

i=1<br />

Ipoteza de inducţie asigură valabilitatea inegalităţii<br />

Y n<br />

na n+1<br />

i=1<br />

a i ≥ a n+1<br />

X n<br />

a n−1<br />

i=1<br />

Ca urmare, mai rămâne de demonstrat inegalitatea<br />

Ã<br />

! Ã<br />

nX<br />

nX<br />

nX nX<br />

n − − a n+1 n a n i −<br />

i=1<br />

a n+1<br />

i<br />

a n i<br />

i=1<br />

i=1<br />

i=1<br />

X n<br />

i − (n − 1)a n+1 a n i . (3)<br />

i=1<br />

i=1<br />

a n−1<br />

i<br />

Desigur, va fi suficient să demonstrăm inegalităţile<br />

Ã<br />

! Ã<br />

nX<br />

nX<br />

nX<br />

n − − a n+1 n a n i −<br />

i=1<br />

a n+1<br />

i<br />

a n i<br />

i=1<br />

a n+1<br />

à n<br />

Y<br />

i=1<br />

!<br />

+<br />

i=1<br />

à n<br />

!<br />

Y<br />

+ a n+1 a i +(n − 1)a n n+1 − a n−1<br />

n+1 ≥ 0. (4)<br />

i=1<br />

a i +(n − 1)a n n+1 − a n−1<br />

n+1<br />

nX<br />

i=1<br />

a n−1<br />

i<br />

!<br />

≥ 0, (5)<br />

!<br />

≥ 0 (6)<br />

pentru a finaliza demonstraţia pasului inductiv. Din fericire, (5) şi (6) nu sunt dificile.<br />

Într-adevăr, (5) rezultă combinând trei observaţii simple. Prima este inegalitatea<br />

1 Student, École Normale Supérieure, Paris<br />

11

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!