a,b,cはab+bc+ca=9を満たす正の実数のとき、
不等式a+b+c≧abcが成り立つことを示せ.
また、等号成立はどんなときか
★希望★完全解答★
a,b,cはab+bc+ca=9を満たす正の実数のとき、
不等式a+b+c≧abcが成り立つことを示せ.
また、等号成立はどんなときか
★希望★完全解答★
1.
(a+b+c\()^{2}\)
=\(a^{2}\)+\(b^{2}\)+\(c^{2}\)+2ab+2bc+2ca
=\(\frac{1}{2}\)・( (a-b\()^{2}\)+(b-c\()^{2}\)+(c-a\()^{2}\) ) + 3(ab+bc+ca)
≧ 3(ab+bc+ca)
よって、
a+b+c≧\(\sqrt{\quad}\)( 3(ab+bc+ca) ) a=b=cが等号成立
2. 相加相乗平均の関係より
(ab+bc+ca)/3≧(ab・bc・ca)^(\(\frac{1}{3}\)) ab=bc=caが等号成立
両辺を\(\frac{3}{2}\)乗すると
( (ab+bc+ca)/3 )^(\(\frac{3}{2}\))≧abc
ab+bc+ca=9 のため、1,2それぞれより
a+b+c≧3\(\sqrt{\quad}\)3≧abc
a=b=cの時のみ、両方の等号が同時に成立する。
そのとき、a=b=c=\(\sqrt{\quad}\)3
ab+bc+ca=9とa+b>0より
c=(9-ab)/(a+b)
a+b+c-abc
=a+b+(9-ab)/(a+b)-ab・(9-ab)/(a+b)
={1/(a+b)}(a^2+b^2-8ab+a^2b^2+9)
={1/(a+b)}{(a-b)^2+(ab-3)^2}
≧0
等号が成り立つのは
a=bかつab=3のときだから
a=b=\(\sqrt{\quad}\)3
このときc=\(\sqrt{\quad}\)3
よって
等号はa=b=c=\(\sqrt{\quad}\)3のときに成り立つ。