Ketaksamaan Schur

4. Ketaksamaan Schur

(Bagian Pertama)

Misal a,b,c adalah bilangan real positif dan r adalah bilangan positif, maka pertidaksamaan berikut berlaku

ar(ab)(ac)+br(ba)(bc)+cr(ca)(cb)0.

Atau dapat pula dituliskan dengan lebih sederhana

siklik.ar(ab)(ac)0.

Kesamaan terjadi ketika a=b=c atau jika dua di antara a,b,c bernilai sama dan nilai yang lain sama dengan nol.

Bukti:

Asumsikan dengan tanpa mengurangi keumumanyaituabc,maka kita akan mendapatkan(ab)(ar(ac)br(bc))+cr(ca)(cb)0.

Cukup jelas bahwa ruas kiri bernilai tak negatif.

Misalkan untuk r=1, didapatkan hasil berikut,:

a(ab)(ac)+b(ba)(bc)+c(ca)(cb)=a3+b3+c3(a2b+a2c+b2a+b2c+c2a+c2b)+3abc=sym.(a32a2b+abc)0.

Sebagai pengingat bahwa1.sym.a3=2a3+2b3+2c32.sym.a2b=a2b+ab2+a2c+ac2+b2c+bc23.sym.abc=6abc.

Selanjutnya saat  r=1, kita bisa mendaptkan

1.a3+b3+c3+3abcab(a+b)+bc(b+c)+ca(c+a)2.abc(a+bc)(b+ca)(c+ab)3.(a+b+c)3+9abc4(a+b+c)(ab+bc+ca).

Selanjutnya, masih saatr=1untukc=0,maka(ab)(ak+1bk+1)0untukb=c=0,makaak+20untukb=c,makaak(ac)20.

Dan saat  r=2, kita bisa mendaptkan

a4+b4+c4+abc(a+b+c)ab(a2+b2)+bc(b2+c2)+ca(c2+a2).

CONTOH SOAL.

1.Buktikan bahwa setiap bilangan realpositifa,bdancberlakua2+b2+c2ab+ac+bcBuktiAlternatif 1Perhatikan bahwa(ab)20(ac)20,dan(bc)20adalah benar, maka(ab)2=a22ab+b20a2+b22ab.....(1)Dengan cara yang kurang lebih samaakan didapatkana2+c22ac.....(2)b2+c22bc.....(1)Jika ketaksamaan(1),(2),&(3)dijumlahkanakan didapatkan bentuk2a2+2b2+2c22ab+2ac+2bca2+b2+c2ab+ac+bcAlternatif 2Dengan ketaksamaanCauchy-Schwarz(a2+b2+c2)(b2+c2+a2)(ab+bc+ca)2a2+b2+c2ab+ac+bcAlternatif 3Untuk barisan(a,b,c),asumsikanabcmaka denganKetaksamaan Renatadiperoleha.a+b.b+c.cab+bc+caa2+b2+c2ab+ac+bcAlternatif 4DenganKetaksamaan Schursaatr=0,yaituar(ab)(ac)+br(ba)(bc)+cr(ca)(cb)0a0(ab)(ac)+b0(ba)(bc)+c0(ca)(cb)0(ab)(ac)+(ba)(bc)+(ca)(cb)0a2+b2+c2abacbc0a2+b2+c2ab+ac+bc.

2.(IMO 1964)Jikaa,b,cadalah panjang sisi-sisi segitigatunjukkan bahwaa2(b+ca)+b2(a+cb)+c2(a+bc)3abcBukti:DenganKetaksamaan Schursaatr=1.a3+b3+c3+3abcab(a+b)+bc(b+c)+ca(c+a)3abcab(a+b)a3+bc(b+c)b3+ca(c+a)c33abca2b+ab2c3+b2c+bc2b3+c2a+ca2c33abca2b+ca2a3+ab2+b2cb3+c2a+bc2c33abca2(b+ca)+b2(a+cb)+c2(a+bc)ataua2(b+ca)+b2(a+cb)+c2(a+bc)3abc .

3.(IMO 2000)Jikaa,b,cbilangan real positif denganabc=1,tunjukkan bahwa(a+11b)(b+11c)(c+11a)1Bukti:Misalkana=xy,b=yz,danc=zx,maka(xy+1zy)(yz+1xz)(zx+1yx)1(x+yzy)(y+zxz)(z+xyx)1(x+yz)(y+zx)(z+xy)xyz,atauxyz(x+yz)(y+zx)(z+xy)Bentuk terakhir memenuhi bentuk kedua dariKetaksamaan Schursaatr=1.Jadi,(a+11b)(b+11c)(c+11a)1.

4.(IMO 1983)Jikaa,b,cadalah panjang sisi-sisi segitigatunjukkan bahwaa2b(ab)+b2c(bc)+c2a(ca)0Bukti:Pada sebuah segitiga dengan sisia,b,cberlaku{a+b>ca>cba+c>bc>bcb+c>ab>acSehingga untuk ketaksamaan pada soala2b(ab)+b2c(bc)+c2a(xa)a2(ac)(ab)+b2(bc)(bc)+c2(cb)(ca)0Bentuk terakhir memenuhi bentuk dariKetaksamaan Schursaatr=2.Jadi,a2b(ab)+b2c(bc)+c2a(ca)0.

5.Misalkana,b,cbilangan real positif dengana+b+c=2,tunjukkan bahwaa4+b4+c4+abca3+b3+c3BuktiDenganKetaksamaan Schursaatr=2kita memilikia2(ab)(ac)+b2(ba)(bc)+c2(ca)(cb)0a4+b4+c4+abc(a+b+c)a3(b+c)b3(a+c)c3(a+b)0a4+b4+c4+abc(a+b+c)a3(b+c)+b3(a+c)+c3(a+b)a4+b4+c4+abc(a+b+c)(a3+b3+c3)(a+b+c)(a4+b4+c4)2(a4+b4+c4)+abc(a+b+c)(a3+b3+c3)(a+b+c)2(a4+b4+c4)+abc(2)(a3+b3+c3)(2)a4+b4+c4+abca3+b3+c3Bentuk di atas kadang dituliskan dengan bentukberikut:DenganKetaksamaan Schursaatr=2kita memilikisiklik.a2(ab)(ac)0siklik.a4+abcsiklik.asiklik.a3(b+c)0siklik.a4+abcsiklik.asiklik.a3(b+c)siklik.a4+abcsiklik.a(siklik.a3)(siklik.a)(siklik.a4)2siklik.a4+abcsiklik.a(siklik.a3)(siklik.a)siklik.a4+abc(siklik.a3).

6.(APMO 2004)Misalkanx,y,xbilangan real positif dengantunjukkan bahwa(x2+2)(y2+2)(z2+2)9(xy+yz+zx)BuktiDengan menjabarkan akan didapatkanx2y2z2+2siklik.x2y2+4siklik.x2+89siklik.xyPerhatikan bahwa2siklik.x2y24siklik.xy+6=2siklik.(xy1)20siklik.x2siklik.xyataux2+y2+z2xy+xz+yzKita cukup membuktikan bahwax2y2z2+siklik.x2+22siklik.xyx2y2z2+2siklik.xyUntuka,b,cbilangan real positif,Ketaksamaan Schursaatr=1memberikansiklik.a3+3abcsiklik.a2b+siklik.ab2=ab(a+b)+bc(b+c)+ca(c+a)DenganKetaksamaan AM-GMdidapakansiklik.a3+3abc2siklik.(ab)32Piliha=x23,b=y23,c=z23,maka didapatkan(x23)3+(y23)3+(z23)3+3(xyz)232(xy+yz+zx)Selanjutnya kita selesaikan ini,x2y2z2+2siklik.xyx2y2z2+23(xyz)23Misalkan(xyz)23=t,makat3+23tt33t+20(t1)2(t+2)0adalah hal benar.


DAFTAR PUSTAKA

  1. Tung. K.Y. 2013. Ayo Raih Medali Emas Olimpiade Matematika SMA. Yogyakarta: ANDI.
  2. Venkatachala, B.J. 2009. Inequalities An Approach Through Problems (2nd). India: SPRINGER.
  3. Young, B. 2009. Seri Buku Olimpiade Matematika Strategi Menyelesaikan Soal-Soal Olimpiade Matematika: Ketaksamaan (Inequality). Bandung: PAKAR RAYA.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Informasi