Νομίζω ότι το λεπτό σημείο εδώ είναι η ακριβής διατύπωση της άσκησης.
Αρχικά, αφού η παράσταση

θεωρείται για κάθε πραγματικό

, πρέπει να έχουμε

. Άρα η συνάρτηση που θα ορίσουμε είναι παραγωγίσιμη στο

.
Υποθέτουμε ότι ισχύει

για κάθε

.
Θέτουμε

.
Από την υπόθεση έχουμε

για κάθε

.
Επίσης, για

, έχουμε

.
Άρα ισχύει

για κάθε

.
Επομένως, η

παρουσιάζει ολικό ελάχιστο στο

. Αυτό είναι σημαντικό, γιατί εδώ δε χρησιμοποιούμε απλώς ότι η

έχει κάποιο ακρότατο. Από την ίδια την υπόθεση προκύπτει συγκεκριμένα ότι η

έχει ολικό ελάχιστο στο

.
Αφού η

είναι παραγωγίσιμη στο

και παρουσιάζει ακρότατο στο εσωτερικό σημείο

, από το θεώρημα του Fermat έχουμε

.
Υπολογίζουμε τώρα την παράγωγο:

.
Άρα

.
Επειδή

, παίρνουμε

.
Άρα

, οπότε

.
Επομένως, από την υπόθεση ότι

για κάθε

, αποδείξαμε ότι αναγκαστικά

.
Άρα, αν η εκφώνηση είναι διατυπωμένη ως εξής: «Αν ισχύει

για κάθε

, να αποδειχθεί ότι

», τότε δεν είναι λογικά απαραίτητο να γίνει επαλήθευση. Σε αυτή την περίπτωση ζητείται μόνο η συνεπαγωγή

.
Δηλαδή η άσκηση δε ζητά να βρούμε όλες τις τιμές του

, αλλά να δείξουμε ότι, αν η ανισότητα ισχύει για κάθε πραγματικό

, τότε το

είναι αναγκαστικά ίσο με

.
Αν όμως η εκφώνηση ήταν: «Να βρεθούν οι τιμές του

για τις οποίες ισχύει

για κάθε

», τότε η επαλήθευση θα ήταν απαραίτητη. Σε αυτή την περίπτωση δεν αρκεί να δείξουμε ότι αναγκαστικά

. Πρέπει να δείξουμε και ότι το

πράγματι ικανοποιεί την αρχική ανισότητα.
Για την επαλήθευση αυτή θέτουμε

.
Τότε

.
Για

έχουμε

, άρα

.
Για

έχουμε

.
Για

έχουμε

, άρα

.
Επομένως, η

είναι φθίνουσα στο
![(-\infty,0] (-\infty,0]](/forum/ext/geomar/texintegr/latexrender/pictures/15a0f0419a82bd06453c59063f91aad0.png)
και αύξουσα στο

. Άρα παρουσιάζει ολικό ελάχιστο στο

.
Επειδή

, παίρνουμε

για κάθε

.
Δηλαδή

για κάθε

.
Άρα

για κάθε

.
Συνεπώς, αν ζητείται μόνο να αποδειχθεί ότι από την υπόθεση προκύπτει

, η επαλήθευση δεν είναι λογικά απαραίτητη. Αν όμως ζητείται η εύρεση όλων των τιμών του

, τότε η επαλήθευση είναι απαραίτητη, γιατί τότε αποδεικνύουμε την ισοδυναμία

για κάθε

αν και μόνο αν

.