Задача
Квадратный трёхчлен f(x) имеет два различных корня. Оказалось, что для любых чисел a и b верно неравенство f(a² + b²) ≥ f(2ab).
Докажите, что хотя бы один из корней этого трёхчлена – отрицательный.
Решение
Предположим, что оба корня трёхчлена неотрицательны, и придём к противоречию. Первый способ. Подставим в условие b = 0 и получим, что f(a²) ≥ f(0) при всех a. Следовательно, f(t) ≥ f(0) при любом положительном t. Из этого следует, в частности, что ветви параболы направлены вверх.
По предположению вершина параболы имеет положительную абсциссу, назовём ее t0. Но тогда f(0) > f(t0). Противоречие. Второй способ. Пусть t0 – положительная абсцисса вершины параболы.
Если ветви параболы направлены вверх, то наименьшее значение трёхчлена равно f(t0). Подставив в условие b = –a, получим, что f(2a²) ≥ f(–2a²) при всех a. Следовательно, f(t) ≥ f(–t) при любом положительном t; в частности, f(t0) ≥ f(– t0), что невозможно.
Пусть ветви параболы направлены вниз. Тогда наибольшее значение трёхчлена равно f(t0). Подставив в условие b = 2a, получим, что
f(5a²) ≥ f(4a²) при всех a. Следовательно, f(5t/4) ≥ f(t) при любом положительном t; в частности, f(5t0/4) ≥ f(t0), что невозможно. Третий способ. Заметим, что для любых чисел 0 ≤ p ≤ q можно подобрать такие неотрицательные числа a и b, что p = 2ab и q = a² + b². Следовательно, для любых чисел 0 ≤ p ≤ q имеем неравенство f(p) ≤ f(q). Таким образом, на положительной полуоси трёхчлен возрастает. Поэтому ветви его графика направлены вверх. Но тогда он не может иметь два неотрицательных корня, поскольку это противоречит возрастанию.
Ответ
Ответ задачи отсутствует
Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь