Математикадан облыстық олимпиада, 2014-2015 оқу жылы, 11 сынып

Кез-келген натурал $n$ саны үшін $\frac{1}{{{2}^{2}}}+\frac{1}{{{3}^{2}}}+\ldots +\frac{1}{{{\left( n+1 \right)}^{2}}} < n\left( 1-\sqrt[n]{\frac{1}{2}} \right)$ теңсіздігі дұрыс екенін дәлелдеңіз.

Комментарий/решение

Комментарии от администратора Комментарии от администратора №1.     Решение. Неравенство можно переписать в следующем виде: \[ S = \left( {1 - \dfrac{1}{{2^2 }}} \right) + \left( {1 - \dfrac{1}{{3^2 }}} \right) + \ldots + \left( {1 - \dfrac{1}{{(n + 1)^2 }}} \right) > n\sqrt[n]{{\dfrac{1}{2}}} \] Из соотношения между средними следует, что \[ S = \dfrac{{1 \cdot 3}}{{2 \cdot 2}} + \dfrac{{2 \cdot 4}}{{3 \cdot 3}} + \ldots + \dfrac{{n \cdot (n + 2)}}{{(n + 1) \cdot (n + 1)}} \geq n\sqrt[n]{{\dfrac{{n + 2}}{{2(n + 1)}}}}. \] Так как верна следующая цепочка неравенств: \[ n\sqrt[n]{{\dfrac{{n + 2}}{{2(n + 1)}}}} > n\sqrt[n]{{\dfrac{1}{2}}} \Leftrightarrow \dfrac{{n + 2}}{{2(n + 1)}} > \dfrac{1}{2} \Leftrightarrow n + 2 > n + 1, \] то \[ S \geq n\sqrt[n]{{\dfrac{{n + 2}}{{2(n + 1)}}}} > n\sqrt[n]{{\dfrac{1}{2}}} \]