Tampilkan postingan dengan label Schur's inequality. Tampilkan semua postingan
Tampilkan postingan dengan label Schur's inequality. Tampilkan semua postingan

Lanjutan Ketaksamaan Schur

(Bagian Kedua)

Bagian Pertama silahkan klik di sini

1. Penyederhanaan dengan pola siklik dan simetri

.Mengenal penulisan polaSiklik dan SimetriMisal untukn=3,pada penulisan unsurx,y,danz,makaPola SiklikPola Simetrisiklik.x2=x2+y2+z2sym.x2=x2+x2+y2+y2+z2+z2=2(x2+y2+z2)siklik.x3=x3+y3+z3sym.x3=2(x3+y3+z3)siklik.x2y=x2y+y2z+z2xsym.x2y=x2y+x2z+y2x+y2z+z2x+z2ysiklik.xyz=xyz+yzx+zxy=3xyzsym.xyz=xyz+xzy+=6xyz

2. Bentuk ketaksamaan berdasar nilai r

Masih ingat kita pada ketaksamaan Schur saat r=1, yaitu,:

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

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).

Dan saat  r=2, kita bisa mendaptkan

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

3. Beberapa formulasi bantu

1.(a+b+c)(a2+b2+c2)=a3+b3+c3+a(b2+c2)+b(a2+c2)+c(a2+b2)2.(a+b+c)(a2+b2+c2)=a3+b3+c3+a2(b+c)+b2(a+c)+c2(a+b)3.(a+b+c)(ab+ac+bc)=3abc+ab(a+b)+ac(a+c)+bc(b+c)4.(a+b+c)(ab+ac+bc)=3abc+a2(b+c)+b2(a+c)+c2(a+b)5.(a+b+c)3+3abc=a3+b3+c3+3(a+b+c)(ab+ac+bc)6.(a+b)(a+c)(b+c)=2abc++a2(b+c)+b2(a+c)+c2(a+b)7.(a+bc)(a+cb)(b+ca)=2abc(a3+b3+c3)+a2(b+c)+b2(a+c)+c2(a+b)8.(ab)(bc)(ca)=a2(cb)+b2(ac)+c2(ba).

4. Penyederhanaan ketaksamaan metode pqr

.KesamaanKetaksamaan1.sik.x2=p22q2.sik.x3=p(p23q)+3r3.sik.x2y2=q22pr4.(x+y)=pqr5.sik.xy(x+y)=pq3r6.sik.x2(y+z)=pq3r7.(1+x)=1+p+q+r1.pq9r2.p23q3.q23pr4.p327r5.q327r26.p3rq37.p3+9r4pq8.2p3+9r7pq9.2p3+27r9pq10.2p3+9r27pqr11.q3+9r24pqr12.2q3+27r29pqr13.p4+3q24p2q14.p4+4q2+6pr5p2q15.p2q+3pr4q216.pq22p2r+3qr17.p2q2+12r24p3r+pqr.

5. Ketaksamaan Schur bentuk pqr

Perhatikan poin 2 di atas saat r=1, kitaa akan medapatkan bentuk berikut ini:

(a+b+c)3+9abc4(a+b+c)(ab+bc+ca)p3+9r4pq.


CONTOH SOAL.

1Untuka,b,ctak negatif, tunjukkan bahwa(a+b+c)(ab+ac+bc)9abcBuktiMisalkanp=a+b+c,q=ab+ac+bc,danr=abcUntuk pembuktian pernyataan di atasdengan AM-GM kita memilikia+b+c3abc3ab+ac+bc3(abc)23maka hasil dari(a+b+c)(ab+ac+bc)3abc.3(abc)23pq3r3.3r23pq9r33pq9r.

2Untuka,b,ctak negatif, tunjukkan bahwa(a+b+c)23(ab+ac+bc)BuktiAlternatif 1Misalkanp=a+b+c,q=ab+ac+bc,danr=abcUntuk pembuktian pernyataan di atasdengan AM-GM kita memilikia2+b2+c2ab+ac+bcDan juga sebuah kesamaana2+b2+c2=(a+b+c)22(ab+ac+bc)maka dari kedua bentuk di atas kita akandapatkan bentuka2+b2+c2ab+ac+bc(a+b+c)22(ab+ac+bc)ab+ac+bc(a+b+c)23(ab+ac+bc)p23qAlternatif 2Telah kita ketahui bahwa(a+b+c)2=a2+b2+c2+2(ab+ac+bc)Dengan ketaksamaanrenatakita akandapatkan bentuk(a+b+c)2ab+bc+ca+2(ab+ac+bc)(a+b+c)23(ab+ac+bc)p23q.

3.Untuka,b,ctak negatif, tunjukkanbahwa(ab+ac+bc)23abc(a+b+c)BuktiMisalkanp=a+b+c,q=ab+ac+bc,danr=abcPerhatikan kesamaan berikut(ab+ac+bc)2=a2b2+a2c2+b2c2+2abc(a+b+c)Dengan AM-GM dan GM-AM kita dapatkan(ab+ac+bc)23a4b4c43+2abc(a+b+c)(ab+ac+bc)23abcabc3+2abc(a+b+c)(ab+ac+bc)2abc(a+b+c)+2abc(a+b+c)(ab+ac+bc)23abc(a+b+c)q23pr.

4.Untuka,b,ctak negatif, tunjukkan bahwa(a+b+c)327abcBuktiMisalkanp=a+b+c,q=ab+ac+bc,danr=abcUntuk pembuktian pernyataan di atasdengan AM-GM kita memilikia+b+c3abc3Masing-masing ruas pangkatkan 3, maka(a+b+c)327abcp327r.

5.Untuka,b,ctak negatif, tunjukkan bahwa(a+b+c)327abcBuktiMisalkanp=a+b+c,q=ab+ac+bc,danr=abcUntuk pembuktian pernyataan di atasdengan AM-GM kita memilikiab+ac+bc3(abc)23Masing-masing ruas pangkatkan 3, maka(ab+ac+bc)327(abc)2q327r2.

6.Misalkanx,y,xbilangan real positif dengantunjukkan bahwaa2+b2+c2+2abc+12(ab+acb+c)(Darij Grinberg)BuktiDenganketaksamaan AM-GMdandilanjutkan denganketaksamaan Schurserta menggesernya ke ruas kiri, makaa2+b2+c2+2abc+12(ab+ac+bc)a2+b2+c2+3(abc)23+12(ab+ac+bc)((a)23)3+((b)23)3+((c)23)3+3(abc)232(ab+ac+bc)a.23b.23(a.23+b.23)+a.23c.23(a.23+c.23)+b.23c.23(b.23+c.23)2(ab+ac+bc)a.23b.23(a.23+b.23)+a.23c.23(a.23+c.23)+b.23c.23(b.23+c.23)2(ab+ac+bc)=a.23b.23(a.23b.23)2+a.23c.23(a.23c.23)2+b.23c.23(b.23c.23)20.

7.(APMO 2004)Misalkanx,y,xbilangan real positif dengantunjukkan bahwa(x2+2)(y2+2)(z2+2)9(xy+yz+zx)BuktiAlternatif 1Dengan 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.

.Alternatif 2x2y2z2+2siklik.x2y2+4siklik.x2+89siklik.xyatau dalam bentuk utuhnya, yaitux2y2z2+2(x2y2+x2z2+y2z2)+4(x2+y2+z2)+89(xy+xz+yz)Sekarang kira uraikan satu persatu bagianx2y2z2+1+13(xyz)239abca+b+c=9rpingat bahwajika ada9rp4qp2=4(xy+xz+yz)(x+y+z)2adalahketaksamaan Schur saatr=1x2y2+1+x2z2+1+y2z2+12(xy+xz+yz)x2+y2+z2xy+xz+yzkeduanya didapat dengan ketaksamaanAM-GMx2y2z2+2(x2y2+x2z2+y2z2)+4(x2+y2+z2)+8=x2y2z2+2+2(x2y2+x2z2+y2z2+3)+4(x2+y2+z2)4(xy+xz+yz)(x+y+z)2+4(xy+xz+yz)+4(xy+xz+yz)12(xy+xz+yz)(x+y+z)212(xy+xz+yz)3(xy+xz+yz)=9(xy+xz+yz).

.Alternatif 3(x2+2)(y2+2)(z2+2)9(xy+yz+zx)Denganketaksamaan AM-GM=x2y2z2+2(x2y2+x2z2+y2z2)+4(x2+y2+z2)+89(xy+xz+yz)=4(x2+y2+z2)+2((x2y2+1)+(x2z2+1)+(y2z2+1))+(x2y2z2+1)+19(xy+xz+yz)4(x2+y2+z2)+4(xy+xz+yz)+2xyz+19(xy+xz+yz)=(x2+y2+z2)+3(x2+y2+z2)+2xyz+15(x2+y2+z2)x2+y2+z2+3(xy+xz+yz)+2xyz5(xy+xz+yz)=x2+y2+z2+2xyz+12(xy+xz+yz)0adalah benar dengan bukti ada padanomor soal sebelumnya.

8.Misalkanx,y,xbilangan real positif dengantunjukkan bahwa2(a2+b2+c2)+abc+85(a+b+c)(Tran Nam Dung)BuktiDenganketaksamaan AM-GMdanmenggeser ke ruas kiri dan masing-masingserta mengalikan semunya dengan 6, maka12(a2+b2+c2)+6abc+4830(a+b+c)=12(a2+b2+c2)+3(2abc+1)+455.2.3(a+b+c)2(a2+b2+c2)+9(abc)23+455((a+b+c)2+9)=12(a2+b2+c2)+9abcabc35((a2+b2+c2)+2(ab+ac+bc))=7(a2+b2+c2)+9abcabc310(ab+ac+bc)7(a2+b2+c2)+27abca+b+c10(ab+ac+bc)denganketaksamaan Schur,yaitu:p3+9r4pq9rp4qp2maka ketaksamaan akan menjadi7(a2+b2+c2)+3(4qp2)10q7(a2+b2+c2)+2q3p2=7(a2+b2+c2)+2(ab+ac+bc)3(a+b+c)2=7(a2+b2+c2)+2q3((a2+b2+c2)+2q)=4(a2+b2+c2)+2q6q=4(a2+b2+c2)4q=4(a2+b2+c2)4(ab+ac+bc)=4(a2+b2+c2abacbc)0.


DAFTAR PUSTAKA

  1. Venkatachala, B.J. 2009. Inequalities An Approach Through Problems (2nd). India: SPRINGER.
  2. Vo Tranh Van..... Bat Dang Thuc Schur Va Phuong Phap Doi Bien P, Q, R.
  3. Vo Quoc Ba Can. 2007. Bai Viet Ve Bat Dang Thuc Schur Va Vornicu Schur.
  4. Young, B. 2009. Seri Buku Olimpiade Matematika Strategi Menyelesaikan Soal-Soal Olimpiade Matematika: Ketaksamaan (Inequality). Bandung: PAKAR RAYA.

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.