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