I
MATU • Algebra
MATU_INEC_030
Solving Problems in Algebra and Trigonometry Litvinenko Mordkovich
Enunciado
Demostrar la siguiente desigualdad para cualquier número real $a$ y $b$:
$$ a^2 + b^2 \ge ab $$
$$ a^2 + b^2 \ge ab $$
Solución Paso a Paso
1. Datos y planteamiento:
Se busca demostrar que la suma de los cuadrados de dos números reales es siempre mayor o igual que su producto.
2. Propiedades utilizadas:
3. Desarrollo paso a paso:
Partimos de la expresión restando el producto en ambos lados:
$$ a^2 - ab + b^2 \ge 0 $$
Para facilitar la visualización, multiplicamos toda la expresión por $2$ (lo cual no altera el sentido de la desigualdad):
$$ 2a^2 - 2ab + 2b^2 \ge 0 $$
Descomponemos los términos cuadráticos para formar un trinomio cuadrado perfecto:
$$ (a^2 - 2ab + b^2) + a^2 + b^2 \ge 0 $$
Agrupamos los términos:
$$ (a - b)^2 + a^2 + b^2 \ge 0 $$
4. Conclusión:
Como $(a - b)^2 \ge 0$, $a^2 \ge 0$ y $b^2 \ge 0$ para todos los valores reales de $a$ y $b$, la suma de estos tres términos siempre será mayor o igual a cero. Por lo tanto, la desigualdad original es verdadera.
$$ \boxed{a^2 + b^2 \ge ab} $$
Se busca demostrar que la suma de los cuadrados de dos números reales es siempre mayor o igual que su producto.
2. Propiedades utilizadas:
- Un número real elevado al cuadrado es siempre no negativo: $x^2 \ge 0$.
- Completar el cuadrado o reordenamiento de términos.
3. Desarrollo paso a paso:
Partimos de la expresión restando el producto en ambos lados:
$$ a^2 - ab + b^2 \ge 0 $$
Para facilitar la visualización, multiplicamos toda la expresión por $2$ (lo cual no altera el sentido de la desigualdad):
$$ 2a^2 - 2ab + 2b^2 \ge 0 $$
Descomponemos los términos cuadráticos para formar un trinomio cuadrado perfecto:
$$ (a^2 - 2ab + b^2) + a^2 + b^2 \ge 0 $$
Agrupamos los términos:
$$ (a - b)^2 + a^2 + b^2 \ge 0 $$
4. Conclusión:
Como $(a - b)^2 \ge 0$, $a^2 \ge 0$ y $b^2 \ge 0$ para todos los valores reales de $a$ y $b$, la suma de estos tres términos siempre será mayor o igual a cero. Por lo tanto, la desigualdad original es verdadera.
$$ \boxed{a^2 + b^2 \ge ab} $$