Feladat: F.3064 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: nehéz
Megoldó(k):  Farkas Péter ,  Ugron Balázs 
Füzet: 1995/december, 532 - 533. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Indirekt bizonyítási mód, Egyenlőtlenségek grafikus megoldása, Abszolútértékes egyenlőtlenségek, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1995/április: F.3064

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

 
I. megoldás. Az állítást indirekten igazoljuk. Tegyük fel, hogy az állítás hamis. Ekkor az x, y, z számokra a következő három egyenlőtlenség teljesül:
|x|<|y-z|;|y|<|z-x|;|z|<|x-y|.
Ez a feltétel x, y, z-re szimmetrikus, ezért elég azt az esetet vizsgálni, amikor xyz. Ekkor a jobb oldalon az abszolút érték helyett írhatjuk:
|x|<z-y;|y|<z-x;|z|<y-x.
Adjuk össze az első és a harmadik egyenlőtlenséget:
|x|+|z|<z-x.
Mivel z-x|z|+|x|, ez ellentmondás.
 Ugron Balázs (Veszprém, Lovassy L. Gimn., III. o.t.)

 
II. megoldás. Grafikusan oldjuk meg a feladatot. Ha x, y és z előjelét felcseréljük, a bizonyítandó állítás nem változik. Feltehetjük tehát, hogy z0.
Legyen z rögzített, és ábrázoljuk a kétdimenziós x, y tengelyű koordináta-rendszerben azokat az (x;y) számpárokat, amelyekre a két előírt egyenlőtlenség teljesül.
1. Az |x|<|y-z| egyenlőtlenség azt jelenti, hogy y>|x|+z vagy y<-|x|+z. Az ilyen tulajdonságú pontok az 1. ábra bevonalkázott (nyílt) tartományának pontjai.
2. Az |y|<|z-x| egyenlőtlenség azt jelenti, hogy x>|y|+z vagy x<-|y|+z. Az ilyen tulajdonságú pontok a 2. ábra bevonalkázott (szintén nyílt) tartományának pontjai.
Mivel mindkét feltételnek teljesülnie kell, az (x;y) pontnak a két tartomány metszetében kell lennie. A metszet tartomány látható a 3. ábrán. (Ha z=0, akkor a tartomány üres.)
Végül a 4. ábrán látható az |z||x-y|, azaz x-|z|yx+|z| tartomány. (Ez a tartomány zárt.) Látható, hogy ez tartalmazza az előbbi metszet tartományt, vagyis minden olyan (x;y) számpárra, amelyre teljesülnek az |x|<|y-z| és |y|<|z-x| egyenlőtlenségek, teljesül az |z||x-y| egyenlőtlenség is.
 Farkas Péter (Budapest, Szent István Gimn., IV. o.t.)