Μια παλιά ανισότητα

Συντονιστής: Πρωτοπαπάς Λευτέρης

Άβαταρ μέλους
parmenides51
Δημοσιεύσεις: 6238
Εγγραφή: Πέμ Απρ 23, 2009 9:13 pm
Τοποθεσία: Πεύκη
Επικοινωνία:

Μια παλιά ανισότητα

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από parmenides51 »

Για τους μιγαδικούς \displaystyle{z_1,z_2,z_3,...,z_n} ισχύει \displaystyle{z_1+z_2+z_3+...+z_n=0} και \displaystyle{|z_1|=|z_2|=|z_3|=...=|z_n|=1} .

Να αποδείξετε ότι \displaystyle{|z-z_1|+|z-z_2|+|z-z_3|+...+|z-z_n|\geq n} για κάθε \displaystyle{z \in \mathbb{C}}.

Πότε ισχύει η παραπάνω ισότητα;

Καμιά ιδέα για γενίκευση της;
KAKABASBASILEIOS
Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 1598
Εγγραφή: Κυρ Φεβ 01, 2009 1:46 pm

Re: Μια παλιά ανισότητα

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από KAKABASBASILEIOS »

Καλημέρα :logo: μιά προσπάθεια στο παραπάνω απαιτητικό θέμα...

Είναι \displaystyle{\left| z-{{z}_{1}} \right|+\left| z-{{z}_{2}} \right|+...+\left| z-{{z}_{n}} \right|=}

\displaystyle{=\left| \overline{{{z}_{1}}} \right|\left| z-{{z}_{1}} \right|+\left| \overline{{{z}_{2}}} \right|\left| z-{{z}_{2}} \right|+...+\left| \overline{{{z}_{n}}} \right|\left| z-{{z}_{n}} \right|=}

\displaystyle{=\left| \overline{{{z}_{1}}}z-{{z}_{1}}\overline{{{z}_{1}}} \right|+\left| \overline{{{z}_{2}}}z-{{z}_{2}}\overline{{{z}_{2}}} \right|+...+\left| \overline{{{z}_{n}}}z-{{z}_{n}}\overline{{{z}_{n}}} \right|=}

\displaystyle{=\left| \overline{{{z}_{1}}}z-{{\left| {{z}_{1}} \right|}^{2}} \right|+\left| \overline{{{z}_{2}}}z-{{\left| {{z}_{2}} \right|}^{2}} \right|+...+\left| \overline{{{z}_{n}}}z-{{\left| {{z}_{n}} \right|}^{2}} \right|\ge }

\displaystyle{\ge \left| \overline{{{z}_{1}}}z-{{\left| {{z}_{1}} \right|}^{2}}+\overline{{{z}_{2}}}z-{{\left| {{z}_{2}} \right|}^{2}}+...+\overline{{{z}_{n}}}z-{{\left| {{z}_{n}} \right|}^{2}} \right|=}

\displaystyle{=\left| (\overline{{{z}_{1}}}+\overline{{{z}_{2}}}+...+\overline{{{z}_{n}}})z-({{\left| {{z}_{1}} \right|}^{2}}+{{\left| {{z}_{2}} \right|}^{2}}+...+{{\left| {{z}_{n}} \right|}^{2}}) \right|=}

\displaystyle{=\left| 0\cdot z-(1+1+...+1) \right|=n}, άρα τελικά

\displaystyle{\left| z-{{z}_{1}} \right|+\left| z-{{z}_{2}} \right|+...+\left| z-{{z}_{n}} \right|\ge n}. Προφανώς η ισότητα ισχύει όταν z=0 γιατί ισχύει και
\displaystyle{\left| z-{{z}_{1}} \right|+\left| z-{{z}_{2}} \right|+...+\left| z-{{z}_{n}} \right|\le n\left| z \right|+n} και για το ίσο απαραίτητα z=0δεν βλέπω κάτι άλλο…

Φιλικά και Μαθηματικά
Βασίλης
f ανοιγοντας τους δρομους της Μαθηματικης σκεψης, f' παραγωγος επιτυχιας
Τα Μαθηματικά είναι απλά...όταν σκέπτεσαι σωστά...
Τα Μαθηματικά είναι αυτά...για να δεις πιό μακρυά...
Τα Μαθηματικά είναι μαγεία...όταν έχεις φαντασία...
Άβαταρ μέλους
parmenides51
Δημοσιεύσεις: 6238
Εγγραφή: Πέμ Απρ 23, 2009 9:13 pm
Τοποθεσία: Πεύκη
Επικοινωνία:

Re: Μια παλιά ανισότητα

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από parmenides51 »

Η άσκηση δεν ρωτούσε πότε έχουμε ισότητα. Προβληματισμός μου ήταν.
Η απάντηση z=0 λογική μου φαίνεται. Είναι η μόνη λύση άραγε; (*)

Ας διατυπώσω γεωμετρικά την άσκηση.

Δίνεται εγγεγραμμένο πολύγωνο (για \nu \geq 3) στον μοναδιαίο κύκλο του οποίου το βαρύκεντρο είναι η αρχή των αξόνων.
Ζητείται το ελάχιστο άθροισμα απόστασεων κάθε σημείου του επιπέδου του από τις κορυφές του πολυγώνου καθώς και το σημείο που απέχει το ελάχιστο αυτό άθροισμα .

(*) Δεν έχω απάντηση.

edit: Τα κόκκινα γράμματα
Τελευταία επεξεργασία από το μέλος parmenides51 την Παρ Νοέμ 11, 2011 12:36 am, έχει επεξεργασθεί 1 φορά συνολικά.
Άβαταρ μέλους
G.Bas
Δημοσιεύσεις: 706
Εγγραφή: Τετ Οκτ 13, 2010 9:27 pm
Τοποθεσία: Karditsa - Ioannina
Επικοινωνία:

Re: Μια παλιά ανισότητα

#4

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από G.Bas »

parmenides51 έγραψε:Για τους μιγαδικούς \displaystyle{z_1,z_2,z_3,...,z_n} ισχύει \displaystyle{z_1+z_2+z_3+...+z_n=0} και \displaystyle{|z_1|=|z_2|=|z_3|=...=|z_n|=1} .

Να αποδείξετε ότι \displaystyle{|z-z_1|+|z-z_2|+|z-z_3|+...+|z-z_n|\geq n} για κάθε \displaystyle{z \in \mathbb{C}}.

Πότε ισχύει η παραπάνω ισότητα;

Καμιά ιδέα για γενίκευση της;

Θέτουμε \displaystyle{z=x+yi} και \displaystyle{z_j=x_j+iy_j} με \displaystyle{j=1,2,...,n}. Tότε, έχουμε ότι \displaystyle{|z-z_j|=\sqrt{(x-x_j)^2+(y-y_j)^2}}

Άρα, παίρνουμε ότι \displaystyle{\sum |z-z_j|=\sum \sqrt{(x-x_j)^2+(y-y_j)^2}\geq \sqrt{\left(nx-\sum x_j\right)^2+\left( ny-\sum y_j\right)^2}} απο CS.

Χρησιμοποιώντας την CS για μια φορά ακόμα έχουμε ότι

\displaystyle{\sqrt{\left(nx-\sum x_j\right)^2+\left( ny-\sum y_j\right)^2}\geq \frac{nx+ny-\left(\sum x_j+\sum y_j\right)}{\sqrt{2}}}.

Όμως, ξανά απο CS έχουμε ότι \displaystyle{1=|z_j|=\sqrt{x_j^2+y_j^2}\geq \frac{x_j+y_j}{\sqrt{2}}}.

Άρα, \displaystyle{\sum \frac{x_j+y_j}{\sqrt{2}}\leq n}

ή

\displaystyle{-\sum \frac{x_j+y_j}{\sqrt{2}}\geq -n}

Οπότε η Ανισότητά μας γίνεται \displaystyle{\sum |z-z_j|\geq \frac{nx+ny}{\sqrt{2}}-\sum\frac{x_j+y_j}{\sqrt{2}}\geq \frac{nx+ny}{\sqrt{2}}-n}

Δηλαδή, \displaystyle{\sum |z-z_j|\geq \frac{n}{\sqrt{2}}(x+y)-n}

Βασικά, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε και με άλλο τρόπο την CS και να πάρουμε ότι

\displaystyle{\sqrt{\left(nx-\sum x_j\right)^2+\left( ny-\sum y_j\right)^2}\sqrt{x^2+y^2}\geq nx^2+ny^2-x\sum x_j-y\sum y_j}

ή αφού είναι \displaystyle{\sum z_j=0\rightarrow \sum x_j=\sum y_j=0}

παίρνουμε ότι \displaystyle{\sqrt{\left(nx-\sum x_j\right)^2+\left( ny-\sum y_j\right)^2}\cdot |z|\geq n|z|^2}

ή

\displaystyle{\sqrt{\left(nx-\sum x_j\right)^2+\left( ny-\sum y_j\right)^2}\geq n|z|}

Δηλαδή \displaystyle{\sum |z-z_j|\geq n |z|}. :roll:
Let Solutions Say Your Method!

George Basdekis

Cauchy-Schwarz is the best tool!
Άβαταρ μέλους
parmenides51
Δημοσιεύσεις: 6238
Εγγραφή: Πέμ Απρ 23, 2009 9:13 pm
Τοποθεσία: Πεύκη
Επικοινωνία:

Re: Μια παλιά ανισότητα

#5

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από parmenides51 »

Γιώργο σε έχασα. Ενδεχομένως φταίει πως δεν έχω ασχοληθεί ποτέ με μαθηματικά για διαγωνισμούς και ανισότητες CS.
Από αυτούς είμαι που δεν τα ξέρουν όλα :P .
Τελικά ποιο είναι το ελάχιστο της παράστασης με το άθροισμα \nu όρων; :?
Τελευταία επεξεργασία από το μέλος Γενικοί Συντονιστές την Κυρ Οκτ 16, 2011 9:38 am, έχει επεξεργασθεί 1 φορά συνολικά.
Λόγος: Διόρθωση Κώδικα LaTeX
Άβαταρ μέλους
parmenides51
Δημοσιεύσεις: 6238
Εγγραφή: Πέμ Απρ 23, 2009 9:13 pm
Τοποθεσία: Πεύκη
Επικοινωνία:

Re: Μια παλιά ανισότητα

#6

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από parmenides51 »

Κοιτάζοντας τι ο
KAKABASBASILEIOS έγραψε:...
\displaystyle{\left| z-{{z}_{1}} \right|+\left| z-{{z}_{2}} \right|+...+\left| z-{{z}_{n}} \right|}
... \displaystyle{\ge \left| \overline{{{z}_{1}}}z-{{\left| {{z}_{1}} \right|}^{2}}+\overline{{{z}_{2}}}z-{{\left| {{z}_{2}} \right|}^{2}}+...+\overline{{{z}_{n}}}z-{{\left| {{z}_{n}} \right|}^{2}} \right|}
... \displaystyle{=n}
παρατηρούμε οτι η ισότητα στην παραπάνω τριγωνική ανισότητα ισχύει,
όταν οι διανυσματικές ακτίνες των μιγαδικών \displaystyle{ z-{{z}_{1}},z-{{z}_{2}},z-{{z}_{3}},...,z-{{z}_{n}} }} είναι μεταξύ τους ομόρροπα διανύσματα,
όταν δηλαδή η διανυσματική ακτίνα του μιγαδικού \displaystyle{z} είναι παράλληλη με κάθε μία από τις διανυσματικές ακτίνες των μιγαδικών \displaystyle{ z_1,z_2,z_3,...,z_n}
το οποίο μπορεί να συμβεί για \displaystyle{n} διαφορετικούς μιγαδικούς με εικόνες στον ίδιο κύκλο μόνο όταν \displaystyle{z\equiv 0}.

Άρα το ίσον στην ανισότητα \displaystyle{\left| z-{{z}_{1}} \right|+\left| z-{{z}_{2}} \right|+...+\left| z-{{z}_{n}} \right|\ge n} ισχύει μόνο όταν z=0.
zorba_the_freak
Δημοσιεύσεις: 117
Εγγραφή: Κυρ Μάιος 31, 2009 7:13 pm
Τοποθεσία: στην οθόνη σου

Re: Μια παλιά ανισότητα

#7

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από zorba_the_freak »

Γενίκευση:
Έστω z_1,z_2,...,z_n\in\mathbb{C} και \displaystyle z_0=\frac{z_1+z_2+\cdots+z_n}{n}. Τότε για κάθε w\in\mathbb{C} ισχύει η σχέση:
|w-z_1|^2+|w-z_2|^2+\cdots+|w-z_n|^2\geq|z_0-z_1|^2+|z_0-z_2|^2+\cdots+|z_0-z_n|^2
Απόδειξη:
Θέτουμε a=z-z_0 και b_i=z_0-z_i, οπότε είναι \sum b_i=0. Επίσης είναι:
|z-z_i|^2=|a+b_i|^2=|a|^2+|b_i|^2+(\overline{a}b_i+a\overline{b_i}). Επομένως είναι:
\sum|z-z_i|^2=n|a|^2+\sum|b_i|^2\geq\sum|b_i|^2

Παρατήρηση:
Η αρχική άσκηση, προκύπτει από τη γενίκευσή της, αφού έχουμε z_0=0 και |z_1|=|z_2|=\cdots=|z_n|=1
Απάντηση

Επιστροφή στο “ΜΙΓΑΔΙΚΟΙ”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 1 επισκέπτης