MathLabs

第1問

次の主張が n=3n=3 および n=5n=5 で真で、他のすべての自然数 n>2n>2 で偽であることを証明せよ。任意の実数 a1,a2,…,ana_1,a_2,\ldots,a_n に対して、(a1−a2)(a1−a3)⋯(a1−an)+(a2−a1)(a2−a3)⋯(a2−an)+⋯+(an−a1)(an−a2)⋯(an−an−1)≥0(a_1-a_2)(a_1-a_3)\cdots(a_1-a_n)+(a_2-a_1)(a_2-a_3)\cdots(a_2-a_n)+\cdots+(a_n-a_1)(a_n-a_2)\cdots(a_n-a_{n-1})\ge0 が成り立つ。
ステップ 4/6: n=5 の最初の2項をまとめる
(a1−a2)[(a1−a3)(a1−a4)(a1−a5)−(a2−a3)(a2−a4)(a2−a5)]≥0(a_1-a_2)[(a_1-a_3)(a_1-a_4)(a_1-a_5)-(a_2-a_3)(a_2-a_4)(a_2-a_5)]\ge0
詳しい解説

n=5n=5 では a1≥a2≥a3≥a4≥a5a_1\ge a_2\ge a_3\ge a_4\ge a_5 と並べる。最初の2項の和は表示した積である。因子 a1−a2a_1-a_2 は非負で、最初の三因子積の各因子は対応する第二の積以上なので、この和は非負である。