Feladat: Gy.2920 Korcsoport: 16-17 Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Bárász Mihály ,  Braun Gábor ,  Deli Tamás ,  Elek Péter ,  Fejes Tóth Péter ,  Fejős Ibolya ,  Frenkel Péter ,  Gyukics Mihály ,  Hangya Balázs ,  Kovács Baldvin ,  Lolbert Tamás ,  Nyul Gábor ,  Pap Gyula ,  Papp Eszter ,  Perényi Márton ,  Puskás Péter ,  Reviczky Ágnes ,  Rozmán András ,  Ruzsa Gábor ,  Szabó Jácint ,  Tóth Gábor Zsolt ,  Ugron Balázs ,  Véber Miklós ,  Vörös Zoltán 
Füzet: 1995/január, 20 - 21. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Algebrai átalakítások, ( x + 1/x ) > = 2 ( x > 0 ), Vektorok, Gyakorlat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1994/május: Gy.2920

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

Látható, hogy a számnégyesekben levő számok szorzata lépésenként az előző négyzetére változik, ezért csak akkor kaphatjuk vissza az eredeti négyest, ha a szorzat 1, azaz abcd=1. (Különben a szorzat minden lépésnél csökken, vagy pedig mindig nő.)
A második számnégyesben az első és a harmadik, illetve a második és negyedik szám szorzata egyaránt abcd=1. Tehát a harmadik szám reciproka az elsőnek, a negyedik pedig a másodiknak. Ez a tulajdonság megőrződik a lépések során, ugyanis egy (x,y,1x,1y) négyesből az (xy,yx,1xy,xy) számnégyest kapjuk, ami ugyanilyen tulajdonságú. Tehát a második négyestől kezdve fennáll ez a tulajdonság. Sőt, minthogy az első négyes megegyezik valamelyik későbbivel, így arra is igaz, vagyis

(a,b,c,d)=(a,b,1a,1b).

Most vizsgáljuk meg, hogyan változik egy lépés során a négy szám összege. Az (x,y,1x,1y)-ból indulva, képezzük a két összeg különbségét:
(xy+yx+1xy+xy)-(x+y+1x+1y)==(x+1x)(y+1y)-(x+1x)-(y+1y)=(x+1x-1)(y+1y-1)-1.
Ismeretes, hogy pozitív z számokra z+1z2 (például a számtani‐mértani középre vonatkozó egyenlőtlenség alapján) és egyenlőség csak z=1 mellett áll fönn. Ezért
(x+1x-1)(y+1y-1)-10,
és egyenlőség csak x=y=1 esetén teljesül.
A négy szám összege tehát nemcsökkenő, és ha a1 vagy b1, akkor a másodiktól kezdve minden számnégyesben a számok összege nagyobb, mint az elsőben. Így az első négyest csak a=b=1, c=1a=1, d=1b=1 esetén kaphatjuk vissza, ami éppen a bizonyítandó állítás.
 Pap Gyula (Debrecen, Fazekas M. Gimn., I. o.t.) dolgozata alapján