[wiskunde] kleiner dan n

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Berichten: 758

kleiner dan n

Ik wil laten zien dat:
\( 1 \leq \frac{ (\sqrt{x_1} + \sqrt{x_2} + ... + \sqrt{x_n} )^2}{ x_1 + x_2 + ... + x_n} \leq n\)
De eerste ongelijkheid lijkt me simpel:
\( \frac{ (\sqrt{x_1} + \sqrt{x_2} + ... + \sqrt{x_n} )^2}{ x_1 + x_2 + ... + x_n} = \frac{x_1 + x_2 + ... + x_n + \epsilon }{x_1 + x_2 + ... + x_n} \geq 1,\)
met
\( \epsilon \geq 0\)
(alle producten)

Echter, de andere kant gaat mij niet zo makkelijk af. Ik heb even wat gespeeld met de getallen en zie dat voor
\( x_1 = x_2 = ... = x_n \)
de functie een maximum aandoet, en wel waarde n. Als ik nu zou kunnen laten zien dat dit het globale maximum is, dan ben ik klaar. Ik zou dan bovenstaande functie naar elke variabele moeten differentieren en die allemaal gelijkstellen aan 0. Als ik dat doe kom ik uit op:
\( x_i = \frac{\sum_{\neq i} x_j}{\sum_{\neq i} \sqrt{x_i}}. \)
Nu krijg ik het niet omgeschreven zodanig dat
\( x_1 = x_2 = ... x_n \)
.

Kan iemand mij vertellen hoe dit te doen? Of heeft iemand een idee dit probleem anders aan te pakken? bvd

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: kleiner dan n

Wat voor getallen zijn x_i ...

Berichten: 758

Re: kleiner dan n

allemaal groter of gelijk aan 0 (sorry vergeten!)

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: kleiner dan n

Dus een willekeurige keuze van n positief reële getallen?

Zo ja, ga eens uit van twee positieve getallen x en y ...

Berichten: 758

Re: kleiner dan n

Voor twee getallen (dus n = 2) krijg je:
\( x = (\frac{y}{\sqrt{y}})^2 = y \)
(ik gebruik hier de afgeleide zoals bepaald in eerste post). Hiervoor is het ''eenvoudig''. Maar voor n= 3 is het al erg lastig, toch? Dat wordt veel omschrijven?

Je zou trouwens ook kunnen doen:
\( \frac{(\sqrt{x} + \sqrt{y})^2}{x+y} = \frac{ x + y + 2 \sqrt{xy} }{x+y} \)
.

Dan stel je:
\( \frac{ x + y + 2 \sqrt{xy} }{x+y} = 2 \)
en dus
\( 2(x+y) = x+y + \sqrt{xy} \)
\( x+ y = 2 \sqrt{xy} \)
\( x^2 + y^2 + 2xy = 4 xy \)
\( x^2 + y^2 - 2xy = 0 \)
\( (x-y)^2 = 0 \)
.

Dus x = y. Bij n > 2 kun je nu dezelfde truc doen:

Stel n = 3.
\( \frac{(\sqrt{x} + \sqrt{y} + \sqrt{z})^2}{x+ y+z} \)
.

Omschrijven geeft
\( \frac{(\sqrt{x} + \sqrt{y} + \sqrt{z})^2}{x+ y+z} = \frac{x+y+z+ 2\sqrt{xy} + 2\sqrt{xz} + 2\sqrt{yz}}{x+y+z} \)
.

Nu de vraag of bovenstaande functie ooit groter (of gelijk) is aan 3:
\( \frac{x+y+z+ 2\sqrt{xy} + 2\sqrt{xz} + 2\sqrt{yz}}{x+y+z} \geq 3 \)
.
\( 2(x+y+z) -2\sqrt{xy} - 2\sqrt{xz} - 2\sqrt{yz} \leq 0\)
en dus:
\( \frac{1}{2} (x-y)^2 + \frac{1}{2}(x-z)^2 + \frac{1}{2}(y-z)^2 \leq 0 \)
Nu volgt:
\( x = y = z \)
om het te maximaliseren.

Dit kan dan ook voor elke n, toch?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: kleiner dan n

Je zal dan toch volledige inductie moeten toepassen ...

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: kleiner dan n

Is deze opgave nog gelukt?

Er is nog een andere (eenvoudiger) manier ...

Berichten: 758

Re: kleiner dan n

Opgave is gelukt. Welke invalshoek heeft die andere methode? :-)

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: kleiner dan n

Hoe is het je gelukt?

Andere methode: ken je de cos van de hoek tussen twee vectoren?

Reageer