Se consideran dos números reales positivos, a y b, tales que a+b=1. Se pide que demostremos que, en estas condiciones, \dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}\gt 2
Ya sea que a=b, o, por el contrario, que a\neq b, podemos demostrar la desigualda propuesta de la siguiente manera:
\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}=
=\dfrac{a+b}{a}+\dfrac{a+b}{b}
=\dfrac{a}{a}+\dfrac{b}{a}+\dfrac{a}{b}+\dfrac{b}{b}
=1+\dfrac{b}{a}+\dfrac{a}{b}+1
=2+\left(\dfrac{b}{a}+\dfrac{a}{b}\right)
Y teniendo en cuenta que, al ser a y b, positivos y menores que uno, se tiene que 0\lt \dfrac{b}{a}+\dfrac{a}{b}\gt 1. En consecuencia, 2+\dfrac{b}{a}+\dfrac{a}{b}\gt 2. Por consiguiente,
\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}\gt 2
\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}=
=\dfrac{a+b}{a}+\dfrac{a+b}{b}
=\dfrac{a}{a}+\dfrac{b}{a}+\dfrac{a}{b}+\dfrac{b}{b}
=1+\dfrac{b}{a}+\dfrac{a}{b}+1
=2+\left(\dfrac{b}{a}+\dfrac{a}{b}\right)
Y teniendo en cuenta que, al ser a y b, positivos, se tiene que \dfrac{b}{a}+\dfrac{a}{b}\gt 0. En consecuencia, 2+\dfrac{b}{a}+\dfrac{a}{b}\gt 2. Por consiguiente,
\dfrac{1}{a}+\dfrac{1}{b}\gt 2
\diamond
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