質問<1649>
「「不等式」」
日付 2004/3/26
質問者 mai


a,b,cが0以上の実数の時、次の不等式を証明せよ。
(1)\(2^{a}\)+\(2^{b}\)≦1+\(2^{a}\)+^b
(2)\(2^{a}\)+\(2^{b}\)+\(2^{c}\)≦2+\(2^{a}\)+^b+^c

お願いします。

お便り
日付 2004/3/29
回答者 下野哲史


+^b が意味分かりませんが、
きっとこういうことだろうと勝手に解釈をして解答します。

ポイントは x≧0 ならば \(2^{x}\)≧1 であること。(指数関数のグラフより明らか)

(1) \(2^{a}\) +\(2^{b}\)≦1+\(2^{a}\) \(2^{b}\)
   右辺-左辺 =\(2^{a}\) \(2^{b}\) -\(2^{a}\)-\(2^{b}\)+1=(\(2^{a}\)-1)(\(2^{b}\)-1)≧ 0
   (等号成立は a=b=0)   
(2) \(2^{a}\)+\(2^{b}\)+\(2^{c}\)≦2+\(2^{a}\) \(2^{b}\) \(2^{c}\)
   右辺-左辺
   = (\(2^{a}\)-1)(\(2^{b}\)-1)(\(2^{c}\)-1)+(\(2^{a}\) \(2^{b}\) + \(2^{b}\) \(2^{c}\) + \(2^{c}\) \(2^{a}\) )
        -2(\(2^{a}\)+\(2^{b}\)+\(2^{c}\))+3
   = (\(2^{a}\)-1)(\(2^{b}\)-1)(\(2^{c}\)-1)+(\(2^{a}\) \(2^{b}\)-\(2^{a}\)-\(2^{b}\)+1)
        +(\(a^{b}\) \(2^{c}\)-\(2^{b}\)-\(2^{c}\)+1)+(\(2^{c}\)\(2^{a}\)-\(2^{c}\)-\(2^{a}\)+1)
(1) より
   (\(2^{a}\) \(2^{b}\)-\(2^{a}\)-\(2^{b}\)+1) , (\(a^{b}\) \(2^{c}\)-\(2^{b}\)-\(2^{c}\)+1) , (\(2^{c}\)\(2^{a}\)-\(2^{c}\)-\(2^{a}\)+1)
   は 0 以上
   (\(2^{a}\)-1)(\(2^{b}\)-1)(\(2^{c}\)-1) も 0 以上であるため、与式は成り立つ。
   (等号成立は a=b=c=0 )