第7章 7.25

(3)

(左辺)=(a2+b2)22a2b2+(c2+d2)22c2d2={(a+b)22ab}22a2b2+{(c+d)22cd}22c2d2(\text{左辺}) = (a^2+b^2)^2 - 2a^2b^2 + (c^2+d^2)^2 - 2c^2d^2 = \{(a+b)^2-2ab\}^2 - 2a^2b^2 + \{(c+d)^2-2cd\}^2 - 2c^2d^2

ここで a+b2aba+b \geq 2\sqrt{ab} であることから

{4ab2ab}22a2b2+{4cd2cd}22c2d2=2a2b2+2c2d2=2(ab+cd)24abcd\geq \{4ab-2ab\}^2 - 2a^2b^2 + \{4cd-2cd\}^2 - 2c^2d^2 = 2a^2b^2+2c^2d^2 = 2(ab+cd)^2-4abcd

ここで a+b2aba+b \geq 2\sqrt{ab} であることから

2(4abcd)4abcd=4abcd=(右辺)\geq 2(4abcd)-4abcd=4abcd=(\text{右辺})

よって与式は成り立つ (等号は a=b=c=da=b=c=d のとき)

(4)

(左辺)(右辺)=a3+b3+c33abc=(a+b+c)(a2+b2+c2abbcca)(\text{左辺})-(\text{右辺}) = a^3+b^3+c^3-3abc = (a+b+c)(a^2+b^2+c^2-ab-bc-ca)

=(a+b+c)12{(a+b)2+(b+c)2+(c+a)24ab4bc4ca}= (a+b+c)\cdot\frac{1}{2}\{(a+b)^2+(b+c)^2+(c+a)^2-4ab-4bc-4ca\}

ここで a+b2aba+b \geq 2\sqrt{ab} であることから

(a+b+c)12{4ab+4bc+4ca4ab4bc4ca}=(a+b+c)0=0\geq (a+b+c)\cdot\frac{1}{2}\{4ab+4bc+4ca-4ab-4bc-4ca\}=(a+b+c)\cdot 0=0

よって与式は成り立つ

解説: r31bn1z