¿Cómo demuestro que [matemáticas] (a + b + c) (1 / a + 1 / b + 1 / c)> 9 [/ matemáticas] para [matemáticas] a, b, c> 0 [/ matemáticas]?

A2A: ¿Cómo resuelvo (a + b + c) (1 / a + 1 / b + 1 / c) ≥9 para a, b, c> 0?

(Nota: la pregunta original para mostrar que el producto es> 9, pero de hecho es igual a 9 si a = b = c, así que en cambio estoy respondiendo la pregunta que estaba destinada).

Usaré la famosa AM ≥ GM, desigualdad, que dice que la media aritmética de dos números positivos es mayor o igual que su media geométrica. Entonces, para dos números positivos a, b, a / b + b / a ≥ 2. Esto se debe a que el promedio de a / b y b / a es mayor o igual que la media geométrica de a / b y b / a, que es 1.

[matemáticas] \ left (a + b + c \ right) \ left (\ dfrac {1} {a} + \ dfrac {1} {b} + \ dfrac {1} {c} \ right) \\ ~ \ \\ quad = 3 + \ left (\ dfrac {a} {b} + \ dfrac {b} {a} \ right) + \ left (\ dfrac {b} {c} + \ dfrac {c} {b} \ right) + \ left (\ dfrac {c} {a} + \ dfrac {a} {c} \ right) \\ ~ \\\ qquad \ ge 3 + 2 + 2 + 2 \\ ~ \\\ quad \ qquad = 9 [/ matemáticas]

Si [matemática] a = b = c [/ matemática], entonces [matemática] a + b + c = 3a [/ matemática], y [matemática] \ frac1a + \ frac1b + \ frac1c = \ frac3a [/ matemática], entonces [ matemáticas] (a + b + c) (\ frac1a + \ frac1b + \ frac1c) = 9 [/ matemáticas].

Si [math] x> 0 [/ math], entonces [math] \ sqrt x- \ frac1 {\ sqrt x} [/ math] es real y [math] (\ sqrt x- \ frac1 {\ sqrt x} ) ^ 2 \ ge0 [/ math]. Resolviendo el binomio cuadrado: [matemáticas] (\ sqrt x) ^ 2-2 \ sqrt x \ frac1 {\ sqrt x} + (\ frac1 {\ sqrt x}) ^ 2 = x-2 + \ frac1x \ ge0 [/ matemática], entonces [matemática] x + \ frac1x \ ge2 [/ matemática] (la igualdad solo se logra cuando [matemática] x = 1 [/ matemática]).

Ahora,
[matemáticas] \ begin {align} (a + b + c) (\ tfrac1a + \ tfrac1b + \ tfrac1c) & = \ frac {a + b + c} a + \ frac {a + b + c} b + \ frac {a + b + c} c \\ & = \ frac aa + \ frac ba + \ frac ca + \ frac ab + \ frac bb + \ frac cb + \ frac ac + \ frac bc + \ frac cc \\ & = 3+ \ Bigl (\ frac ba + \ frac ab \ Bigr) + \ Bigl (\ frac cb + \ frac bc \ Bigr) + \ Bigl (\ frac ac + \ frac ca \ Bigr) \ end {align} [/ math]

Donde [matemática] \ frac ab + \ frac ba \ ge2 [/ matemática], [matemática] \ frac bc + \ frac cb \ ge2 [/ matemática], [matemática] \ frac ca + \ frac ac \ ge2 [/ matemática], ( vg haciendo [matemáticas] x = \ frac ab [/ matemáticas])

Entonces el resultado es inmediato.

Use el hecho de que la media aritmética es más o igual que la media geométrica.

(a + b + c) / 3> = (abc) ^ (1/3)

(1 / a + 1 / b + 1 / c) / 3> = 1 / (abc) ^ (1/3)

Ahora multiplicamos las partes de la mano izquierda y la parte derecha de estas desigualdades.

((a + b + c) (1 / a + 1 / b + 1 / c)) / 9> = 1 o

(a + b + c) (1 / a + 1 / b + 1 / c)> = 9 (en su pregunta escribió> en lugar de> =).

Si desea obtener más información al respecto (incluida la prueba), consulte

Desigualdad de medios aritméticos y geométricos – Wikipedia