خواص نامساوی‌ ها

آخرین ویرایش: 21 بهمن 1402
دسته‌بندی: نامساوی
امتیاز:

خاصیت اول نامساوی ها

خاصیت مخالف بودن دو عدد

if   a<bab

if   a<bb>a

if   a>bb<a

خاصیت دوم نامساوی ها

خاصیت تعدی

if     a<b  ,   b<ca<c

خواص نامساوی ها - پیمان گردلو

if     a>b  ,   b>ca>c

تمرین

جمله زیر را با زبان نامساوی بنویسید.

علی بزرگتر از رضا است و رضا بزرگتر از حسن می‌باشد.

Ali>RezaReza>HasanAli>Reza>Hasan

خاصیت سوم نامساوی ها

خاصیت بازتابی

aa

خاصیت چهارم نامساوی ها

خاصیت پادتقارن

if      ab  ,  baa=b

خاصیت پنجم نامساوی ها

می‌توان به طرفین نامساوی، عددی را اضافه یا کم كرد:

a<ba±c<b±caba±cb±c

خواص نامساوی ها - پیمان گردلو

a>ba±c>b±caba±cb±c

خاصیت ششم نامساوی ها

نامساوی‌های هم‌جهت را می‌توان عضو به عضو با هم جمع كرد:

a<b,c<da+c<b+d

a<b,cda+c<b+d

ab,cda+cb+d

اما نامساوی‌های هم‌جهت را نمی‌توان عضو به عضو از هم تفریق كرد.

خاصیت هفتم نامساوی ها

اگر a و b هر دو مثبت یا هر دو منفی باشند، a×b همواره مثبت است و اگر یكی منفی و دیگری مثبت باشد، a×b همواره منفی است.

(a>0,b>0)    (a<0,b<0)a×b>0

(a<0,b>0)    (a>0,b<0)a×b<0

خاصیت هشتم نامساوی ها

به‌ازای هر عدد حقیقی x نامساوی x20 یا به طور كلی x2n0 همواره برقرار است. 

32=90

-32=90

02=00

خاصیت نهم نامساوی ها

هر عدد حقیقی با معکوس خود، هم‌علامت هست:

if   a>01a>0

if   a<01a<0

 خاصیت دهم نامساوی ها

هرگاه دوطرف یک نامساوی مثبت باشند، می‌توان دو طرف را معکوس کرده، جهت نامساوی را عوض می‌کنیم، برای حالت منفی هم، همین ‌گونه عمل می‌کنیم:   

if 0<a<b1a>1b>0

if b<a<00>1b>1a

اما اگر یک طرف نامساوی مثبت و طرف دیگر منفی باشد، می‌توان دو طرف نامساوی را معکوس کرد، اما جهت نامساوی تغییر نمی‌کند.

خاصیت یازدهم نامساوی ها

حاصل‌ضرب یک عدد در طرفین یک نامساوی و حاصل تقسیم یک عدد بر طرفین یک نامساوی

if   c>0   ;    a<bac<bca<bac<bc

if   c<0   ;    a<bac>bca<bac>bc

خواص نامساوی ها - پیمان گردلو

خواص نامساوی ها - پیمان گردلو

خاصیت دوازدهم نامساوی ها

در ضرب نامساوی‌های زیر داریم:

ifa<b  ,  b>0if0<c<dac<bd

if    (bd>0)  ,  ab<cdad<bc

b و d هم ‌علامت هستند.

تمرین

صحت نامساوی‌های زیر را بررسی می‌کنیم:

15<15

15<155<5


نامساوی فوق صحیح است.

1x3<15

نمی‌توانیم طرفین وسطین کنیم چون نمی‌دانیم سمت چپ نامساوی عددی مثبت است یا منفی، بایستی تعیین علامت شود:

1x3<151x315<05x35x3<08x5x3<0


نامساوی ها - پیمان گردلو

D=,38,+

خاصیت سیزدهم نامساوی ها

در به توان رساندن طرفین نامساوی، حالات زیر را در نظر می‌گیریم:

الف) طرفین هر نامساوی را می‌توان به توان فرد رساند، بدون آن‌ كه جهت نامساوی عوض شود:

a<bam<bm     ;    m=2k+1

ب) اگر دوطرف نامساوی مثبت باشند، می‌توان طرفین را به توان زوج رساند: 

0<a<bam<bm    ;    m=2k

پ) اگر دوطرف نامساوی منفی باشند و طرفین آن‌ را به توان زوج برسانیم، جهت نامساوی تغییر می‌كند:

b<a<0am<bm    ;    m=2k

ت) اگر طرفین نامساوی مختلف ‌العلامه باشند و آن را به توان زوج برسانیم، ممكن است جهت نامساوی حفظ شود یا تغییر كند.

تمرین

علامت اعداد حقیقی a,b,c را طوری تعیین کنید تا نابرابری های زیر، برقرار باشد.

acb2<0

توان b زوج است، بنابراین مخرج همواره مثبت می‌باشد. 

b2>0b>0b<0


برای برقراری نابرابری بالا باید a.c منفی باشد و این در صورتی اتفاقی می‌افتد که علامت a و c مختلف العلامه باشند:


a.c<0a>0,  c<0a<0  ,c>0


برای برقراری این نابرابری، علامت b می‌تواند هم مثبت باشد و هم منفی باشد و علامت a و c مختلف العلامه باشند.

abc>0

abc>0a>0  ,  bc>0b>0  ,  c>0b<0  ,  c<0a<0  ,  bc<0b>0  ,  c<0b<0  ,  c>0


برای برقراری این نابرابری، باید a و b.c هم علامت باشند.

خاصیت چهاردهم نامساوی ها

از طرفین یک نامساوی می‌توان ریشه فرد گرفت، اگر دو طرف نامساوی مثبت باشند از طرفین ریشه زوج هم می‌توان گرفت:

a<bam<bm    ;    m=2k+1

0<a<bam<bm    ;    m=2k

am<bma<b     ;    m=2k+1

am<bma<b    ;    m=2k

تمرین

اگر a2>b2 باشد، آیا همواره می‌توان نتیجه گرفت a>b است؟ 

یادآوری)

am<bma<b    ;    m=2k


طبق قانون فوق، اگر a2>b2 باشد، نمی‌توان نتیجه گرفت a>b است، اما می‌توان نتیجه گرفت که a>b است.

خاصیت پانزدهم نامساوی ها

اگر m و n اعداد طبیعی و m<n  باشد، نامساوی‌های زیر برقرار است:

A>1  ,m<n         Am<AnA>1  ,m<n         Am>An

0<A<1  ,m<nAm>An0<A<1  ,m<nAm<An

خاصیت شانزدهم نامساوی ها

اگر a<b و b<c باشد، می‌توان از نامساوی a<b<c استفاده کرد.

خاصیت هفدهم نامساوی ها

اگر a,b,...,t اعداد حقیقی باشند و کثیرالجمله‌ها یا توابعی تعریف شده در مجموعه اعداد حقیقی به صورت زیر باشند: 

ga,b,..,t  ,  ha,b,...,t  ,  fa,b,...,t

آن‌گاه در دامنه تعریف آنها ویژگی‌ها‌ی زیر صدق می‌کند:

f(a,b,...,t)>g(a,b,...,t)f(a,b,...,t)±h(a,b,...,t)>g(a,b,...,t)±h(a,b,...,t)

fa,b,...,tga,b,...,t>0:f(a,b,...,t)>g(a,b,...,t)=0:f(a,b,...,t)=g(a,b,...,t)<0:f(a,b,...,t)<g(a,b,...,t)

خاصیت هجدهم نامساوی ها

اگر ha,b,...,t,x,y,z کثیرالجمله‌ای بر حسب اعداد حقیقی a,b,...,t,x,y,z باشد که آن را برای ساده‌‌نویسی با h نشان می‌دهیم و داشته باشیم:

f(a,b,...,t)>g(a,b,...,t)

آن‌گاه: 

if  h>0    ;    h.f(a,b,...,t)>h.g(a,b,...,t)f(a,b,...,t)h>g(a,b,...,t)h

if  h<0    ;    h.f(a,b,...,t)<h.g(a,b,...,t)f(a,b,...,t)h<g(a,b,...,t)h

این نامساوی‌ها برای حالات 0 یا 0 صادق است.

خاصیت نوزدهم نامساوی ها

اگر ga,b,..,t  ,  fa,b,...,t به‌ازای همه مقادیر a,b,...,t در دامنه‌هایشان تعریف شده و n فرد باشد، داریم:

fa,b,...,tga,b,...,tfa,b,...tnga,b,...,tn

اگر n زوج باشد، تنها وقتی می‌توان طرفین را به توان زوج برسانیم که دو طرف نامساوی، نامنفی باشند، یعنی:

f(a,b,...,t)0g(a,b,...,t)0f(a,b,...,t)g(a,b,...,t)f(a,b,...,t)ng(a,b,...,t)n

خاصیت بیستم نامساوی ها

اگر ga,b,..,t  ,  fa,b,...,t به‌ازای همه مقادیر a,b,...,t در دامنه‌هایشان تعریف شده، داریم:  

f(a,b,...,t)g(a,b,...,t)>0f(a,b,...,t).g(a,b,...,t)>0

f(a,b,...,t)g(a,b,...,t)<0f(a,b,...,t).g(a,b,...,t)<0

تمرین

نامساوی های زير را ثابت كنيد.

a2+b2a+b

a2+b2a+ba2+b22a+b2a2+b2a2+2ab+b22ab0


نامساوی 2ab0 همواره برقرار است پس نامساوی مورد نظر همواره برقرار است.

ab<a+kb+k    ;    (a,b,k>0,a<b)

a<b    ;    k>0ak<bkak+ab<bk+ab

a(k+b)<b(k+a)ab<a+kb+k

a3+b32a+b23    ;    (a,b>0)

ab20(a22ab+b2)0a2ab+b2ab    ;    a+b>0

(a+b)(a2ab+b2)(a+b)ab

a3+b3ab(a+b)3(a3+b3)3ab(a+b)3a3+3b33a2b+3ab2


3a3+3b3+a3+b33a2b+3ab2+a3+b3

4a3+4b3a+b34a3+4b38a+b384(a3+b3)8a+b323a3+b32a+b23

a+b1+ab<1    ;    0<b<1  ,  0<a<1

a,b>01+ab>0a+b1+ab<1(1+ab)a+b1+ab<(1+ab)×1a+b<1+aba+b(1+ab)<0

a+b1ab<0(aab)(1b)<0a(1b)(1b)<0(1b)(a1)<0


0<b<11b>00<a<1a1<01ba1<0


نامساوی 1ba1<0 همواره برقرار است پس نامساوی مورد نظر همواره برقرار است. 

a+b>a+b    ;    (a,b>0)

(a+b)>a+ba+b2>a+b2

(a+2ab+b)>a+b2ab>02ab>0


نامساوی 2ab>0 همواره برقرار است پس نامساوی مورد نظر همواره برقرار است. 

a+a+2<2a+1

a+a+2<a+1+a+1

a+2a+1<a+1a

(a+2a+1)a+2+a+1a+2+a+1<(a+1a).a+1+aa+1+a

(a+2)(a+1)a+2+a+1<(a+1)(a)a+1+a

1a+2+a+1<1a+1+a

a+2+a+1>a+1+a

a+2>a


نامساوی a+2>a همواره برقرار است پس نامساوی مورد نظر همواره برقرار است. 

nk+n+k<nm+n+m    ;    0<m<k<n

nk+n+k<nm+n+m


n+knm<n+mnk


n+knm.n+k+nmn+k+nm<n+mnk.(n+m+nk)(n+m+nk)


(n+k)(nm)(n+k+nm)<(n+m)(nk)(n+m+nk)


k+m(n+k+nm)<m+k(n+m+nk)


(n+k+nm)k+m>(n+m+nk)m+k


n+k+nm>n+m+nk


k>mn+k>n+mk>mnm>nkn+k+nm>n+m+nk


نامساوی اخير همواره برقرار است پس نامساوی فوق هم همواره برقرار است.

   14+19++1n2<1    ;    (n>1,nN)

14=12×2<11×219=13×3<12×3                1n2=1n×n<1(n1)n


طرفين نامساوی های فوق را با هم جمع می‌كنيم:


14+19++1n2<11×2+12×3++1(n1)n


14+19++1n2<211×2+322×3++n(n1)(n1)n


14+19++1n2<112+1213++1n11n


14+19++1n2<11n<1


14+19++1n2<1

    1+12+13++1n>2(n+11)

2(n+1n)=2(n+1n).(n+1+n)(n+1+n)=2(n+1)n(n+1+n)=2(n+1+n)


2n+1+n<2n+n=22n=1n


2n+1+n<1n


2n+1+nn+1nn+1n<1n


2n+1n(n+1)n<1n


2n+1n<1n1n>2(n+1n)



if     n=111>2(1+11)1>2(21)


if   n=212>2(2+12)12>2(32)


if  n=313>2(3+13)13>2(43)

        if   n=n1n>2(n+1n)


طرفين نامساوی های فوق را با هم جمع می‌كنيم:


1+12+13++1n>2(21)+2(32)+2(43)++2(n+1n)


1+12+13++1n>222+2322+2423++2n+12n


1+12+13++1n>2n+12


1+12+13+...+1n>2n+11

1n+1+1n+2++12n>12    ;    nZ,n>0

if   n>11n+1>12nif   n>21n+2>12n                                             1n+n=12n


طرفين نامساوی های فوق را جمع می‌كنيم:


1n+1+1n+2++1n+n>12n+12n++12n=n2n=12


1n+1+1n+2++1n+n>12


1n+1+1n+2++12n>12

1n+1+1n+2++13n+1>12n+1

1n+1+1n+2++13n+1>(4n+2)12(2n+1)2


1n+1+1n+2++1n+n+12n+1+12n+2+...+12n+n+13n+1>12n+1


1n+1+1n+2++12n+12n+1+12n+2+...+13n+13n+1>12n+1


1n+1+13n+1+1n+2+13n++12n+12n+2+12n+1>12n+1


4n+2(n+1)(3n+1)+4n+2(n+2)3n++4n+22n(2n+2)+1×2(2n+1)2(2n+1)(2n+1)>12n+1


4n+2(n+1)(3n+1)+4n+2(n+2)3n++4n+22n(2n+2)+4n+22(2n+1)2>12n+1


(4n+2)1(n+1)(3n+1)+1(n+2)3n++12n2n+2+12(2n+1)2>12n+1


1n+1+1n+2++13n+1>12n+1

   12×34×56××99100<110

12<2334<4556<67          99100<100101


طرفين نامساوی های فوق را در هم ضرب كنيم:


12×34×56××99100<23×45×67××100101


if   x=12×34×56××99100


if   1x=21×43×65××10099


1x=23×45××9899×1001


1101x=23×45××100101

x<1101xx2<1101x<1101<110


x<11012×34×56××99100<110

     y<ax+bya+b<x    ;    (y<x,0<b<a)

xax+bya+b=x(a+b)(ax+by)a+bxax+bya+b=ax+bxaxbya+b


xax+bya+b=bxbya+bxax+bya+b=b(xy)a+bxax+bya+b=b(xy)a+b    ;    1



x>y


xy>0    ;    a,b>0    ,    a+b>0


b(xy)a+b>0    ;    1xax+bya+b>0x>ax+bya+b    ;    (Ι)


yax+bya+b=y(a+b)(ax+by)a+b


yax+bya+b=ay+byaxbya+b


yax+bya+b=ayaxa+byax+bya+b=a(yx)a+byax+bya+b=a(yx)a+b    ;    2



x>y


yx<0    ;    a,b>0  ,  a+b>0


a(yx)a+b<0    ;    2yax+bya+b<0y<ax+bya+b    ;    (ΙΙ)


Ι , ΙΙx>ax+bya+by<ax+bya+by<ax+bya+b<x

11+2x211+x2+x411+2x3    ;    (0x1)

0x11+2x3>011+x2+x411+2x3(1+x2+x4)(1+2x3)

x42x3+x20x2(x22x+1)0x2x-12    ;    Ι


نامساوی Ι همواره برقرار است.


11+x2+x411+2x21+x2+x41+2x2


x4x20x2x210x2x1x+10    ;    ΙΙ


با توجه به 0x1 نامساوی فوق همواره برقرار است، پس صورت مسئله برقرار است.

    433<33+93<493

if   x=33+93x3=33+933


x3=333+333293+333932+933


x3=3+332×93+33×923+9


x3=12+333×33+333×323


x3=12+3×333+3×393


x3=12+933+93x3=12+9xx39x12=0


x=33+93 ريشه حقيقی تابع زیر است:


f(x)=x39x12=x(x29)12


اگر x>3 تابع fx صعودی است، از طرف ديگر طبق قضیه بولتزوانو داریم:


f(433)<0f(493)>0433<33+93<493

x3+xx122+3    ;    (x>1)

x3+xx122+3x3+xx14+230x3+xx14+23x10


x3+x4x+23x423x10


x3+x4x23x+4+23x10


چون x>1 است عبارت صورت و مخرج هر دو مثبت است پس نامساوی اخير درست است، بنابراين نامساوی صورت مسئله برقرار است.

تمرین

دستگاه زیر را برای اعداد صحیح مثبت حل کنید. 

a4+14ab+1=n4b4+14bc+1=m4c4+14ac+1=k4

n4>a4n>ana+1n4a+14


m4>b4m>bmb+1m4b+14


k4>c4k>akc+1k4c+14


a4+14ab+1=n4a+14b4+14bc+1=m4b+14c4+14ac+1=k4c+14


a4+14ab+1=n4a+14


a4+14ab+1a+14


a4+14ab+1a4+4a3+6a2+4a+1


14ab4a3+6a2+4a


14ab2a2a2+3a+2


7b2a2+3a+2


به‌همین ترتیب داریم:

7b2a2+3a+27c2b2+3b+27a2c2+3c+2


طرفین نامساوی های فوق را باهم جمع می‌کنیم: 

7a+7b+7c2a2+2b2+2c2+3a+3b+3c+6


2a2+2b2+2c24a4b4c+60


a2+b2+c22a2b2c+30


a22a+1+b22b+1+c22c+10


a12+b12+c120


نامساوی فقط درصورتی برقرار است که داشته باشیم:

a=b=c=1


a4+14ab+1=n41+14+1=n4n=2


به‌همین ترتیب:

n=m=k=2

تمرین

كدام يک از اعداد زير بزرگ تر است.

  A=3111    ;    B=1714

A=3111<3211=2511=255


3111<255<256=2414=1614


3111<1614<17143111<1714=BA<B

  A=191998+1191999+1    ;    B=191999+1192000+1

ifn=191998A=n+119n+1B=19n+1192n+1A=n+119n+1>B=19n+1192n+1


n+119n+1>19n+1192n+1


(n+1)(192n+1)>(19n+1)(19n+1)


361n2+n+361n+1>361n2+19n+19n+1


361n2+362n+1>361n2+38n+1

   A=33    ;    B=231323+1

هر دو عدد را به توان 3 می‌رسانیم:


A3=333=3A3=3    ;    IB3=2313(23+1)3B3=23123+13


B3=(231)2+343+323+1B3=2313+343+323


B3=323+383+3433343323


B3=3833=63=3    ;    II


I,IIA3=B3A=B

دریافت مثال

خرید پاسخ‌ها

خواص نامساوی‌ها

21,000تومان
خرید فایل PDF مثال ها و جواب ها

برای ارسال نظر وارد سایت شوید