第7章 7.28

(1)

(a2+b2)(x2+y2)(ax+by)20 となればよい(a^2+b^2)(x^2+y^2)-(ax+by)^2 \geq 0 \text{ となればよい}

(ax+by)2=a2x2+2abxy+b2y2(ax+by)^2 = a^2x^2+2abxy+b^2y^2

(a2+b2)(x2+y2)=a2x2+b2x2+a2y2+b2y2(a^2+b^2)(x^2+y^2) = a^2x^2+b^2x^2+a^2y^2+b^2y^2

これから

b2x2+a2y22abxy=(bxay)20b^2x^2+a^2y^2-2abxy=(bx-ay)^2 \geq 0

よって与式は成り立つ

等号はbx=aybx=ayのとき つまり a:b=x:ya:b=x:y のとき

(2)

(a2+b2+c2)(x2+y2+z2)(ax+by+cz)20 となればよい(a^2+b^2+c^2)(x^2+y^2+z^2)-(ax+by+cz)^2 \geq 0 \text{ となればよい}

(ax+by+cz)2=a2x2+b2y2+c2z2+2abxy+2acxz+2bcyz(ax+by+cz)^2 = a^2x^2+b^2y^2+c^2z^2+2abxy+2acxz+2bcyz

(a2+b2+c2)(x2+y2+z2)=a2x2+b2y2+c2z2+a2(y2+z2)+b2(x2+z2)+c2(x2+y2)(a^2+b^2+c^2)(x^2+y^2+z^2) = a^2x^2+b^2y^2+c^2z^2+a^2(y^2+z^2)+b^2(x^2+z^2)+c^2(x^2+y^2)

これから

a2(y2+z2)+b2(x2+z2)+c2(x2+y2)2abxy2acxz2bcyza^2(y^2+z^2)+b^2(x^2+z^2)+c^2(x^2+y^2)-2abxy-2acxz-2bcyz

=(a2z22acxz+c2x2)+(a2y22abxy+b2x2)+(b2z22bcyz+c2y2)=(a^2z^2-2acxz+c^2x^2)+(a^2y^2-2abxy+b^2x^2)+(b^2z^2-2bcyz+c^2y^2)

=(azcx)2+(aybx)2+(bzcy)20=(az-cx)^2+(ay-bx)^2+(bz-cy)^2 \geq 0

よって与式は成り立つ

等号はaz=cxaz=cxay=bxay=bxbz=cybz=cy つまり a:c=z:xa:c=z:x a:b=y:xa:b=y:x b:c=z:yb:c=z:ya:b:c=x:y:za:b:c=x:y:z

解説: r31bn1z