Lanjutan 4 Materi Ketaksamaan : Ketaksamaan Chebyshev

2. Ketaksamaan Chebyshev

Jika a1a2a3an dan b1b2b3bn adalah merupakan kumpulan bilangan yang monoton naik atau a1a2a3an dan b1b2b3bn adalah merupakan kumpulan bilangan yang monoton turun, maka
(a1b1+a2b2+a3b3++anbnn)(a1+a2+a3+...+ann)×(b1+b2+b3+...+bnn).
ataun(a1b1+a2b2+a3b3++anbn)(a1+a2+a3+...+an)×(b1+b2+b3+...+bn).

Tetapi jika kumpulan bilangan di atas memiliki kemonotonan yang berbeda, yaitu a1a2a3an  dan  b1b2b3bn atau  a1a2a3an  dan b1b2b3bn, maka ketaksamaan akan menjadi
(a1b1+a2b2+a3b3++anbnn)(a1+a2+a3+...+ann)×(b1+b2+b3+...+bnn).
ataun(a1b1+a2b2+a3b3++anbn)(a1+a2+a3+...+an)×(b1+b2+b3+...+bn).

Bukti
Pada kumpulan bilangan yang memiliki kemonotonan yang sama yaitu:
a1a2a3an dan b1b2b3bn, dengan mengaplikasikan ketaksamaan Renata akan diperoleh

a1b1+a2b2++anbn=a1b1+a2b2++anbna1b1+a2b2++anbna1b2+a2b3++anb1a1b1+a2b2++anbna1b3+a2b4++anb2a1b1+a2b2++anbna1bn+a2b1++anbn1Jika ketaksamaan di atas ditmabahkan, makan(a1b1+a2b2++anbn)(a1+a2++an)(b1+b2++bn)Bentuk terakhir adalahbukti dari ketaksamaan ini.

Sebagaimisal, andaikann=22(a1b1+a2b2)(a1+a2)(b1+b2)n=33(a1b1+a2b2+a3b3)(a1+a2+a3)(b1+b2+b3)n=kk(a1b1+a2b2++akbk)(a1+a2++ak)(b1+b2++bk) .


CONTOH SOAL.

1.Jikaa,b,x,ybilangan real positifsehinggaabdanxy.Tunjukkan bahwa(ax+by)12(a+b)(x+y)Bukti:Denganketaksamaan Chebyshevdapat diperoleh bentuk2(ax+by)(a+b)(x+y)(ax+by)12(a+b)(x+y).

2.Jikaa,b>0,tunjukkan bahwa2(a2+b2)(a+b)2Bukti:Alternatif 1Denganketaksamaan Chebyshevuntukab,dapat diperoleh bentuk2(a.a+b.b)(a+b)(a+b)2(a2+b2)(a+b)2Alternatif 2Denganketaksamaan CS-Engel(1+1)(a2+b2)(1.a+1.b)22(a2+b2)(a+b)2Alternatif 3Perhatikan bahwa(ab)20a2+b22ab0a2+b22ab2(a2+b2)a2+b2+2ab2(a2+b2)(a+b)2.

3.Jikaa,b,c>0,tunjukkan bahwa3(a2+b2+c2)(a+b+c)2Bukti:Denganketaksamaan Chebyshevuntukabc,dapat diperoleh bentuk3(a.a+b.b+c.c)(a+b+c)(a+b+c)3(a2+b2+c2)(a+b+c)2.

4.Jikaa,b,c>0,dengana2+b2+c2=1tunjukkan bahwaa+b+c3Bukti:Denganketaksamaan ChebyshevKurang lebih caranya sama dengan no.3 di atasuntukabc,dapat diperoleh bentuk3(a.a+b.b+c.c)(a+b+c)(a+b+c)3(a2+b2+c2)(a+b+c)23(1)(a+b+c)23(a+b+c)(a+b+c)3.

5.Diberikana,b,c>0,tunjukkan kebenaranketaksamaan Nesbittberikutab+c+bc+a+ca+b32Bukti:Alternatif 1Asumsikan,{abc1b+c1a+c1a+bDenganKetaksamaan Chebyshevab+c+bc+a+ca+b3(a+b+c)3((1b+c+1a+c+1a+b)3)Dengan AM-HM danK=ab+c+bc+a+ca+bK3(a+b+c)3(3(b+c)+(a+c)+(a+b))K3(a+b+c)2(a+b+c)K32ab+c+bc+a+ca+b32Alternatif 2Pertama,asumsikan{abc1b+c1a+c1a+bDenganKetaksamaan Chebyshev3(ab+c+bc+a+ca+b)(a+b+c)(1b+c+1a+c+1a+b)Kedua,asumsikan{a+ba+cb+c1a+b1a+c1b+cDenganKetaksamaan Chebyshev3(a+ba+b+a+ca+c+b+cb+c)(a+b+a+c+b+c)(1a+b+1a+c+1b+c)3(1+1+1)2(a+b+c)(1a+b+1a+c+1b+c)92(a+b+c)(1a+b+1a+c+1b+c)Dari dua ketaksamaan di atas didapatkan3(ab+c+bc+a+ca+b)92(ab+c+bc+a+ca+b)32 

6.Diberikana,b,c,d>0,tunjukkan bahwa(a+b+c+d)(1a+1b+1c+1d)16Bukti:Asumsikan{abcd1d1c1b1aDenganKetaksamaan Chebyshevaa+bb+cc+dd4((a+b+c+d)4)(1a+1b+1c+1d4)1((a+b+c+d)4)(1a+1b+1c+1d4)16(a+b+c+d)(1a+1b+1c+1d)(a+b+c+d)(1a+1b+1c+1d)16.

7.Jikaa,b,c>0,denganabctunjukkan bahwa(a3+b3+c3)>(a+b+c)39>3abcBukti:Denganketaksamaan Chebyshevuntukabc,dapat diperoleh bentuk(a3+b3+c3)3>(a+b+c3)(a+b+c3)(a+b+c3)(a3+b3+c3)3>(a+b+c3)3>(3abc33)3(a3+b3+c3)3>(a+b+c)327>abc(a3+b3+c3)>(a+b+c)39>3abc.

8.tunjukkan bahwa untuknbilangan asliberlaku1+2+3++nnn+12Bukti:Denganketaksamaan Chebyshevdapat diperoleh bentuk berikut1+2+3++nn(1+2+3++n)n×(1+2+3++n)n1+2+3++nn(1+2+3++n)2n2(1+2+3++n)2n21+2+3++nn(1+2+3++n)2n(1+2+3++n)(1+2+3++n)2n(n(n+1)2)(1+2+3++n)nn+12.

9.tunjukkan bahwa untuknbilangan asliberlaku1n(1+12+13++1n)(2n1).14Bukti:Denganketaksamaan Chebyshevuntuk:(112131n)dapat diperoleh bentuk berikut(1+12+13++1n)2n(1+12.2+13.3++1n.n)(1+12+13++1n)2n(1+11.2+12.3++1(n1).n)(1+12+13++1n)2n(1+(112)+(1213)++(1(n1)1n))(1+12+13++1n)2n(1+11n)=n(21n)(1+12+13++1n)2n1..........(1)Gunakan lagiketaksamaan Chebyshev(1+12+13++1n)2n(1+12+13++1n)1n(1+12+13++1n)2(1+12+13++1n)...(2)Dari ketaksamaan (1) dan (2), dapat diperoleh1n(1+12+13++1n)22n1=(2n1).121n(1+12+13++1n)(2n1).14.

10.(OSN 2011)Jikaa,b,c>0,denganabc=1Jika diketahuia2011+b2011+c2011<1a2011+1b2011+1c2011tunjukkan bahwa(a+b+c)>1a+1b+1cBukti:Asumsikan{abc1c1b1aDenganketaksamaan ChebyshevPerhatikan1a2011+1b2011+1c201113(1a+1b+1c)(1a2010+1b2010+1c2010)1a2010+1b2010+1c201013(1a+1b+1c)(1a2009+1b2009+1c2009)1a2009+1b2009+1c200913(1a+1b+1c)(1a2008+1b2008+1c2008)1a3+1b3+1c313(1a+1b+1c)(1a2+1b2+1c2)1a2+1b2+1c213(1a+1b+1c)(1a+1b+1c)Sehingga1a2011+1b2011+1c2011132010(1a+1b+1c)2011.....(1)dana2011+b2011+c201113(a+b+c)(a2010+b2010+c2010)a2010+b2010+c201013(a+b+c)(a2009+b2009+c2009)a2009+b2009+c200913(a+b+c)(a2008+b2008+c2008)a3+b3+c313(a+b+c)(a2+b2+c2)a2+b2+c213(a+b+c)(a+b+c)Sehinggaa2011+b2011+c2011132010(a+b+c)2011........(2)Dari ketaksamaan (1) dan (2) didapatkan1a2011+1b2011+1c2011132010(1a+1b+1c)2011>a2011+b2011+c2011132010(a+b+c)2011atausiklik.1a2011132010(siklik.1a)2011>siklik.a2011132010(siklik.a)2011132010(1a+1b+1c)2011>132010(a+b+c)2011(1a+1b+1c)>(a+b+c)a+b+c<1a+1b+1c.

DAFTAR PUSTAKA

  1. Young, B. 2009. Seri Buku Olimpiade Matematika Strategi Menyelesaikan Soal-Soal Olimpiade Matematika: Ketaksamaan (Inequality). Bandung: PAKAR RAYA.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Informasi