I
MATU • Algebra
MATU_INEC_027
Solving Problems in Algebra and Trigonometry Litvinenko Mordkovich
Enunciado
Demostrar que si $a \ge -1$, entonces se cumple que:
$$ a^3 + 1 \ge a^2 + a $$
$$ a^3 + 1 \ge a^2 + a $$
Solución Paso a Paso
Para resolver esta demostración, trasladaremos todos los términos a un solo miembro para facilitar la factorización.
1. Reorganización de la desigualdad:
$$ a^3 - a^2 - a + 1 \ge 0 $$
2. Factorización por agrupación:
Agrupamos los términos de dos en dos:
$$ (a^3 - a^2) - (a - 1) \ge 0 $$
Factorizamos el término común $a^2$ en el primer paréntesis:
$$ a^2(a - 1) - 1(a - 1) \ge 0 $$
Extraemos el factor común $(a - 1)$:
$$ (a^2 - 1)(a - 1) \ge 0 $$
3. Aplicación de diferencia de cuadrados:
Recordamos que $a^2 - 1 = (a + 1)(a - 1)$:
$$ (a + 1)(a - 1)(a - 1) \ge 0 $$
$$ (a + 1)(a - 1)^2 \ge 0 $$
4. Análisis de la condición dada ($a \ge -1$):
Dado que el producto de dos números no negativos es no negativo:
$$ \boxed{a^3 + 1 \ge a^2 + a \text{ es válida para } a \ge -1} $$
1. Reorganización de la desigualdad:
$$ a^3 - a^2 - a + 1 \ge 0 $$
2. Factorización por agrupación:
Agrupamos los términos de dos en dos:
$$ (a^3 - a^2) - (a - 1) \ge 0 $$
Factorizamos el término común $a^2$ en el primer paréntesis:
$$ a^2(a - 1) - 1(a - 1) \ge 0 $$
Extraemos el factor común $(a - 1)$:
$$ (a^2 - 1)(a - 1) \ge 0 $$
3. Aplicación de diferencia de cuadrados:
Recordamos que $a^2 - 1 = (a + 1)(a - 1)$:
$$ (a + 1)(a - 1)(a - 1) \ge 0 $$
$$ (a + 1)(a - 1)^2 \ge 0 $$
4. Análisis de la condición dada ($a \ge -1$):
- El término $(a - 1)^2$ siempre es mayor o igual a cero para cualquier valor real de $a$.
- El término $(a + 1)$ será mayor o igual a cero siempre que $a \ge -1$.
Dado que el producto de dos números no negativos es no negativo:
$$ \boxed{a^3 + 1 \ge a^2 + a \text{ es válida para } a \ge -1} $$