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第5問

nを2以上の整数とする。実数a_1,a_2,...,a_nがa_1^2+a_2^2+...+a_n^2=nを満たすとき、1≤i<j≤nについての和Σ1/(n-a_i a_j)がn/2以下であることを証明せよ。
ステップ 3/6: 一組を評価する
aiajn−aiaj≤12(ai+aj)2n−(ai2+aj2)/2.\frac{a_i a_j}{n-a_i a_j}\le\frac12\frac{(a_i+a_j)^2}{n-(a_i^2+a_j^2)/2}.
詳しい解説

a_i,a_j≥0に対し、a_i a_j≤(a_i+a_j)^2/4およびn-a_i a_j≥n-(a_i^2+a_j^2)/2を用いる。二つを合わせると示した評価を得る。