Тема СПБГУ
Неравенства на СПБГУ
Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела спбгу
Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#67959

Сумма положительных чисел a,b,c  и d  не превосходит 4.  Найдите наибольшее значение выражения

∘4------- ∘4-------  4∘-------  4∘-------
  a(b +2c)+  b(c+ 2d)+  c(d +2a)+  d(a+ 2b)
Подсказки к задаче

Подсказка 1

Нам дано условие на сумму чисел, а тут стоят какие-то корни с произведениями...Тогда может стоит использовать неравенство о средних? Но просто используя нер-во о средних для двух сомножителей, ничего не выходит хорошего. На что стоит обратить внимание: у нас корень 4 степени, а множителей всего два...

Подсказка 2

Тогда нужно найти еще два множителя) И второе: хочется, чтобы максимум достигался при всех единичках. С помощью этого можно подобрать числа, которые надо вставить внутри корня, чтобы получилось хорошее нер-во)

Показать ответ и решение

Первое решение. По неравенству о средних для четырех чисел имеем

∘ ------- ∘43a-(b+-2c)⋅3⋅3-   1  3a+ b+ 2c+6
4 a(b+ 2c)= -----√433----- ≤ 4√33 ⋅----4-----

Просуммируем это неравенство с тремя аналогичными и получим, что

4∘a(b+2c)+ 4∘b(c+2d)+ 4∘c(d+2a)+ 4∘d(a+-2b)≤

      (                                                   )
≤ √14-3 3a+-b+-2c-+6 + 3b+-c+-2d-+6 + 3c+-d+-2a+6 + 3d-+a+-2b+-6 =
    3       4            4            4             4

= √1--⋅ 6(a-+b+-c+d)+-24≤ √12-= 44√3
   433         4          433

Равенство достигается, когда a= b= c= d= 1.

Второе решение. По неравенству Коши–Буняковского для наборов чисел    √-    √-
4√a, 4b, 4√c, 4d  и   ----- -----  ----- -----
4√ b+2c, 4√c+ 2d, 4√ d+2a, 4√a +2b  имеем

( -------    -------   -------   ------)         -
 4∘a(b+ 2c)+ 4∘ b(c+ 2d)+ 4∘ c(d+ 2a)+ 4∘ d(a +2b)2 ≤(√a+ √b+ √c+

+√d)(√b-+2c+ √c+-2d+√d-+-2a-+√a-+2b)

А по неравенству Коши–Буняковского для наборов √a,√b,√c,√d  и 1,1,1,1  имеем

(√a-+ √b+ √c+ √d)2 ≤ (a +b+ c+ d)(1+ 1+ 1+1)≤ 42

Значит, √a+ √b+ √c+ √d ≤4.  Аналогично по неравенству Коши–Буняковского для наборов √b+-2c,√c+-2d,√d-+2a,√a+-2b  и 1,1,1,1  имеем

(√ ----- √-----  √----- √ ----)2
   b+2c+  c+ 2d+  d+ 2a+  a+ 2b  ≤ ((b+ 2c)+ (c+2d)+ (d+ 2a)+

+ (a +2b))(1+ 1+1 +1)= 12(a+ b+ c+d)≤ 48

Значит, √b+-2c+√c-+2d+ √d+-2a+ √a+-2b≤4√3.  Следовательно,

                                         ∘ -----
∘4a-(b-+2c)+∘4b-(c+-2d)+ 4∘c(d-+2a)+ 4∘d(a+-2b)≤   4⋅4√3 = 44√3

Равенство достигается, когда a= b= c= d= 1.

Третье решение. По неравенству Коши–Буняковского для наборов чисел 4√- 4√-
 a, b  , 4√- 4√-
 c, d  и √4-----4√-----√4-----4√ -----
  b+2c, c+ 2d, d+ 2a,  a+2b  имеем

(∘-------  ∘ ------- ∘ ------- ∘ ------)2   √-  √-  √-
 4a(b+ 2c)+ 4 b(c+ 2d)+ 4 c(d+ 2a)+ 4 d(a +2b)  ≤( a+  b+  c+

 √ -(√ ----- √----- √ ----- √ ----)
+  d)   b+2c+  c+ 2d+  d+ 2a +  a+2b

Оценим по-отдельности сомножители в правой части. По неравенству о средних для двух чисел  -
√x ≤ 12(x+ 1),  поэтому

√a+ √b+ √c+ √d≤ a-+1 + b+-1+ c+-1+ d+-1 = a-+b+-c+-d+4 ≤ 4
                  2     2     2     2         2

Аналогично по неравенству о средних для двух чисел

√-∘-----  ∘ --------  1
 3 x +2y =  (x +2y)⋅3≤ 2(x +2y+ 3)

Значит,

√-----  √----- √ ----- √-----  b+ 2c+3   c+2d+ 3  d+ 2a+ 3
 b +2c+  c+ 2d +  d+2a+  a +2b≤ --2√3-- + --2√3---+ --2√3---+

+a-+2√b+-3= 3(a+b+-c√+-d)+12= 4√3
   2  3          2 3

Следовательно,

∘4------- ∘4-------  4∘-------  4∘-------  ∘ --√--   4√-
  a(b +2c)+  b(c+ 2d)+  c(d +2a)+  d(a+ 2b)≤   4⋅4  3= 4 3

Равенство достигается, когда a= b= c= d= 1.

Ответ:

 4√43

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#70476

При x,y,z ∈ (0,2]  найдите максимальное значение выражения

    (x3− 6) 3√x+-6+ (y3− 6) 3√y-+6+ (z3 − 6)√3z-+6
A = ---------------x2+y2+-z2---------------

Источники: СПБГУ-22, 11.2 (см. olympiada.spbu.ru)

Подсказки к задаче

Подсказка 1

Для начала, давайте попробуем понять какой ответ, хотя бы на пальцах. Если мы увеличиваем х, то увеличивается значение, которое зависит от х, и в числителе, и в знаменателе, но при этом в числителе у нас степень функции больше трех, то есть, при х > 1 у нас числитель растет быстрее чем знаменатель. Все, что меньше единицы не очень понятно, но если мы верим в светлое будущее(то есть верим, что ответ достигается при х > 1) то нам надо посмотреть, чему равно значение дроби на всех двойках. И мы получим предполагаемый ответ. Теперь, когда мы знаем(а вернее - верим) в каких точках достигается ответ, то можно попробовать оценить как-то слагаемое в числителе, чтобы степень получившегося многочлена была равна 2(чтобы вероятно сократить с знаменателем), и при этом наша оценка достигалась именно в точке 2.

Подсказка 2

Корень можно оценить как <=2, так как х<=2(как раз в этой точке и достигается равенство). Второй множитель тогда можно оценить через 2х^2 - 6(опять же, равенство достигается в точке 2). Тогда, всю дробь можно оценить через (4(x^2 + y^2 + z^2) - 36)/(x^2 + y^2 + z^2). Ну а это уже достаточно легко оценить, зная, что все переменные меньше или равны 2.

Подсказка 3

Верно, выходит дробь 4 - 36/(x^2 + y^2 + z^2) <= 4 - 36/12 = 1. То есть, у нас есть оценка на дробь и при этом, мы так проводили неравенства, что каждое равенство в них достигалось в точке, в которой достигается итоговая оценка. Значит, у нас точно есть пример в котором это неравенство достигается. Запомните эту очень важную мысль, если у вас уже есть ответ и вы знаете в каких точках достигается равенство, то можно попробовать оценивать некоторые выражения, которые у вас есть так, чтобы равенство достигалось именно в той точке, где достигается равенство в изначальном выражении. Этот метод часто встречается на олимпиадах ИТМО, СПбГУ и других.

Показать ответ и решение

При x∈ (0,2]  справедливы неравенства √3x-+-6≤ 2  и x3 ≤2x2  , откуда

(3   ) 3√----  (  2  )
x  − 6  x+6 ≤2 2x − 6

Аналогичным образом оцениваются два других слагаемых в числителе A.  Поэтому

      2x2− 6-+2y2−-6+2z2−-6    ----36----     36
A ≤ 2⋅     x2+ y2+ z2      = 4− x2+ y2+z2 ≤4− 12 =1.

Равенство реализуется при x =y =z =2.

Ответ: 1

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#74905

Даны положительные числа a  , b  , c  , d  . Найдите минимальное значение выражения

( a+b)4  ( b+c)4  ( c+d)4  ( d+ a)4
  -c--  +  -d--  +  -a--  +  -b--
Подсказки к задаче

Подсказка 1

Для начала хочется избавиться от сумм в числителях и заменить на какое-то произведение, ведь если мы потом снова применим нер-во о средних к всем этим слагаемым, то все переменные могут сократится и останется число) Как это можно сделать?

Подсказка 2

Применим обычное нер-во о средних для a+b: a+b ≥ 2√(ab). Тогда каждое слагаемое будет вида 16a²b²/c⁴. Примените теперь еще раз неравенство о средних и получится оценка) Главное вспомнить что она достигается когда все переменные, к которым применялось неравенство равны!

Показать ответ и решение

Применим неравенство о средних:

( a+b)4  ( b+c)4  ( c+d )4 ( d+ a)4    a+ b b+ c c+ d d +a
  -c--  +  -d--  +  -a--  +  -b--  ≥ 4⋅-c--⋅--d-⋅--a-⋅--b-.

Далее оценим отдельно числитель каждой дроби в последнем выражении:

                          √--  √ --  √--  √--
4⋅ a+-b⋅ b+-c⋅ c+-d⋅ d+-a≥ 4⋅ 2-ab ⋅ 2-bc-⋅ 2-cd⋅ 2-da =64.
   c    d    a     b       c    d    a     b

Осталось заметить, что равенство реализуется при a= b= c= d  .

Ответ: 64

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#64375

Даны числа x,...,x ∈ (0,π)
 1    n    2 . Найдите максимальное значение выражения

   ---sinx1+-...+-sinxn---
A= ∘tg2-x1-+...+-tg2xn+n-.

Источники: СПБГУ-17, 11.3 (см. rsr-olymp.ru)

Показать ответ и решение

Заметим, что при любых a ,...,a
 1     n

(∑n   )2   ∑n
    ak  ≤ n   a2k (∗)
 k=1       k=1

По сути это частный случай транснеравенства, но докажем его по индукции. База очевидна, шаг:

(∑n   )2  (n−∑1  )2     n∑−1             n∑−1          n∑−1
    ak  =     ak  + 2an   ak+ a2n ≤ (n − 1) a2k+ a2n +2an   ak
 k=1       k=1         k=1             k=1          k=1

Осталось доказать

       n∑−1     ∑n          n∑−1         n−∑ 1
a2n +2an   ak ≤ n  a2k− (n − 1)  a2k = na2n+  a2k ⇐⇒
       k=1     k=1         k=1         k=1

n−∑ 1      n∑−1
  2akan ≤   (a2k+ a2n)-выполняется почленно
k=1       k=1

Отсюда в силу неравенства для среднего гармонического и среднего арифметического

                     [             ]
∘--------1---------=  1+ tg2x = -12--= ∘--------1--------≤
 tg2x1+ ...+tg2xn+ n            cos x     cos12x1 + ...+ cos12xn

            √-
≤(∗)≤ -1-----n---1---≤ cosx1+n..√.n+cosxn.
      cosx1 + ...+ cosxn

Предпоследний переход объясняется положительностью косинусов и перемножением крест-накрест с возведением в квадрат, тогда нам и помогает (∗)  .

Тогда по неравенству Коши, применённому к скобкам ниже:

   (∑n   sinxk)⋅(∑n   cosxk)  (∑n   sinxk)2+(∑n   cosxk)2
A≤ ---k=1----n√n--k=1----- ≤---k=1----2n√n--k=1------≤

      ∑           ∑           √-
≤ (∗)≤ --nk=1sin2xk+√--nk=1cos2xk-= -n.
               2 n             2

Равенство достигается при     π
xi = 4  .

Ответ:

 √n
 2

Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!