Задача
По кругу расставлено не менее четырёх неотрицательных чисел, в сумме равных единице.
Докажите, что сумма всех попарных произведений соседних чисел не больше ¼.
Решение
Мы должны доказать, что для любых n ≥ 4 неотрицательных чисел a1, ..., an, сумма которых равна 1, выполнено неравенство
a1a2 + a2a3 + ... + an–1an + ana1 ≤ ¼.
При чётном n = 2m это неравенство доказывается непосредственно: пусть a1 + a3 + ... + a2m–1 = a; тогда
a1a2 + a2a3 + ... + an–1an + ana1 ≤ (a1 + a3 + ... + a2m−1)(a2 + a4 + ... + a2m) = a(1 − a) ≤ ¼.
Пусть n нечётно и ak – наименьшее из данных чисел. Можно считать, что 1 < k < n − 1 – это не ограничивает общности при n ≥ 4.) Положим bi = аi при i = 1, ..., k − 1, bk = ak + ak+1 и bi = ai+1 при i = k + 1, ..., n − 1. Применяя уже доказанное неравенство к числам b1, ..., bn–1, получим
a1a2 + ... + ak–2ak–1 + (ak–1 + ak+2)bk + ak+2ak+3 + ... + an–1an + ana1 ≤ ¼.
Остаётся заметить, что ak–1ak + akak+1 + ak+1ak+2 ≤ ak–1ak + ak–1ak+1 + ak+1ak+2 ≤ (ak–1 + ak+2) bk.
Ответ
Ответ задачи отсутствует
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь