質問<3153>
「「不等式」」
日付 2006/5/8
質問者


(1)任意の実数aに対して、不等式\(a^{4}\)+\(b^{3}\)≧\(a^{3}\)+a\(b^{3}\)が成り立つように
  実数bの値を定めよ。
(2)任意の整数aに対して、不等式\(a^{4}\)+\(b^{3}\)≧\(a^{3}\)+a\(b^{3}\)が成り立つように
  整数bの値を定めよ。
よろしくお願いします。

★希望★完全解答★

お便り
日付 2006/5/16
回答者 underbird


不等式 \(a^{4}\)+\(b^{3}\)≧\(a^{3}\)+a\(b^{3}\) を変形すると、
\(a^{4}\)-\(a^{3}\)-a\(b^{3}\)+\(b^{3}\)≧0
ここで左辺は
\(a^{4}\)-\(a^{3}\)-a\(b^{3}\)+\(b^{3}\)
=\(a^{3}\)(a-1)-\(b^{3}\)(a-1)
=(\(a^{3}\)-\(b^{3}\))(a-1)
=(a-1)(a-b)(\(a^{2}\)+ab+\(b^{2}\))
=(a-1)(a-b){(a+\(\frac{b}{2}\)\()^{2}\)+3\(b^{2}\)/4}
であり、任意の実数aにおいて (当然任意の整数aにおいても)
(a+\(\frac{b}{2}\)\()^{2}\)+3\(b^{2}\)/4≧0 が成り立つから、
(1)は結局任意の実数aに対して、(a-1)(a-b)≧0 となる実数bを求めればよい。
よって、b=1
(2)は同様の議論から、任意の整数aに対して、
  (a-1)(a-b)≧0 となる整数bを求めればよい。
この場合、b=-1,0,1 (少々考えてみてください)