9-шы халықаралық Жәутіков олимпиадасы, 2013 жыл
Комментарий/решение:
Решение:
(a−1)(c+1)1+bc+c+(b−1)(d+1)1+cd+d+(c−1)(a+1)1+ad+a+(d−1)(b+1)1+ab+b≥0
Преобразуем неравенство и получим
ac+a+bc1+bc+c+bd+b+cd1+cd+d+ac+c+ad1+ad+a+db+d+ab1+ab+b≥4.
Используя неравенство между средним арифметическим и средним геометрическим получаем:
ac+a+bc1+bc+c+bd+b+cd1+cd+d+ac+c+ad1+ad+a+db+d+ab1+ab+b≥
≥44√ac+a+bc1+bc+c⋅bd+b+cd1+cd+d⋅ac+c+ad1+ad+a⋅db+d+ab1+ab+b≥4⟺
⟺(ac+a+bc)(bd+b+cd)(ac+c+ad)(db+d+ab)≥(1+bc+c)(1+cd+d)(1+ad+a)(1+ab+b)(1)
Воспользуемся условием задачи. Так как произведение переменных равно единице, то найдется такие числа x,y,z и t , что ya=x,zb=y,tc=z,xd=t.
abcd=1⟺∃x,y,z,t:ya=x,zb=y,tc=z,xd=t
Неравенство (1) в новых обозначениях выглядит так:
(1)⟺(xz+xt+y2)(yx+yt+z2)(zx+zy+t2)(ty+tz+x2)≥xyzt(y+z+t)(x+z+t)(x+y+t)(x+y+z)(2)
Применяем неравенство Коши-Буняковского:
(xz+xt+y2)(z+t+x)=((√x⋅√z+t)2+y2)((√z+t)2+(√x)2)≥(√x⋅√z+t⋅√z+t+y√x)2=
=x(z+t+y)2⟺(z+t+x)(xz+xt+y2)≥x(z+t+y)2(3)
Применяя неравенство (3) для других переменных, затем перемножив эти неравенства ‚ мы и получим требуемое неравенство (2).
Замечание: Равенство достигается в том и только том случае, когда x=y=z=t или a=b=c=d=1.
Давайте к каждой дроби прибавим один и получим:(!)∑a+ac+bcbc+c+1≥4
Сделаем замену:a=xy;b=yz;c=zt;d=tx. И задача преобразуется в:(!)∑x(y2x+z+t)y(y+z+t)≥4
Используем AM≥GM и остаётся доказать что:(!)∏(y2x+z+t)∏(x+y+z)≥1 Для каждого сверху используем по Коши:
(x2t+y+z)≥(x+y+z)2(t+y+z) и получим что надо было доказать. Кстати эту задачу решил только один человек (что странно).
Возможно, что при неправильном наборе формул, они будут
доредактированы модератором. При этом содержание не будет меняться.