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> Chebyshev es la clave
1123581321
mensaje Jan 10 2018, 07:15 AM
Publicado: #1


Matemático
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Pruebe que para TEX: $n\ge 1$ y TEX: $a_{k}\in \left[ 0,\frac{\pi }{2} \right]$, TEX: $k\in \overline{1,n}$ la siguiente desigualdad ocurre:

TEX: $$\sum\limits_{k=1}^{n}{\left[ \left( \sum\limits_{i=1}^{k}{\sin a_{i}} \right)\left( \sum\limits_{i=1}^{k}{\cos a_{i}} \right) \right]}\le \frac{n\left( n+1 \right)\left( 2n+1 \right)}{12}$$

y diga cuándo ocurre la igualdad
PD: Se esperan 4 soluciones diferentes.

Mensaje modificado por 1123581321 el Jan 10 2018, 07:20 AM


--------------------
La intuición es un arma poderosa en un matemático.-

...Un hermoso cálculo que nació en una noche de inspiración
TEX: $$\frac{\sqrt[5]{5}}{\sqrt[3]{3}}\cdot \frac{\sqrt[9]{9}}{\sqrt[7]{7}}\cdot \frac{\sqrt[13]{13}}{\sqrt[11]{11}}\cdot \frac{\sqrt[17]{17}}{\sqrt[15]{15}}\cdot \frac{\sqrt[21]{21}}{\sqrt[19]{19}}\cdot \frac{\sqrt[25]{25}}{\sqrt[23]{23}}\cdot ...=\exp \left( -\frac{\pi \gamma }{4}-\frac{\pi }{2}\log 2-\frac{3\pi }{4}\log \pi +\pi \log \Gamma \left( \frac{1}{4} \right) \right)$$
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(λx.xx)(λx.xx)
mensaje Jan 12 2018, 11:27 AM
Publicado: #2


Principiante Matemático
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.

Mensaje modificado por (λx.xx)(λx.xx) el Jan 12 2018, 11:38 AM
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Matriu
mensaje Jan 12 2018, 03:44 PM
Publicado: #3


Maestro Matemático
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Basta probar que TEX: $$ \left( \sum_{i=1}^{k} \sin a_{i}  \right) \left( \sum_{i=1}^{k} \cos a_{i}  \right) \leq \frac{k^{2}}{2}$$. Probaremos que esto efectivamente ocurre.
Usaremos TEX: $s(x)$ para denotar a la función TEX:  $\sin(x)$. Análogo con TEX:  $c(x)$ y TEX: $\cos(x)$<br />. Escribamos la suma TEX:  $\left( \sum_{i=1}^{n} \sin a_{i}  \right) \left( \sum_{i=1}^{n} \cos a_{i}  \right) $ de forma conveniente:
TEX: $$\begin{pmatrix}<br />s(a_{1})c(a_{1})  &+& s(a_{1})c(a_{2}) &+& \cdots &+& s(a_{1})c(a_{k}) &+ \\<br />s(a_{2})c(a_{1})  &+& s(a_{2})c(a_{2}) &+& \cdots &+& s(a_{2})c(a_{k}) &+ \\<br />s(a_{3})c(a_{1})  &+& s(a_{3})c(a_{2}) &+& \cdots &+& s(a_{3})c(a_{k}) &+ \\<br />\vdots  &+& \vdots &+& \ddots &+& \vdots &+ \\<br />s(a_{k})c(a_{1})  &+& s(a_{k})c(a_{2}) &+& \cdots &+& s(a_{k})c(a_{k})<br />\end{pmatrix}$$
Note que la “traza” queda de la forma TEX: $$\sum_{i=1}^{k} s(a_{i}) c(a_{i}) \leq \frac{1}{2} \sum_{i=1}^{k} s^{2}(a_{i})+c^{2}(a_{i})=\frac{1}{2}\sum_{i=1}^{k} 1=\frac{k}{2}$$.
Si ahora sumamos lo que queda de la primera fila con lo que queda de la primera columna, lo reordenamos, y usamos que TEX: $\sin(x+y)=s(x)c(y)+s(y)c(x)$ obtenemos:
TEX: $$\sum_{i=2}^{k} s(a_{1}+a_{i})$$
De forma análoga, si sumamos lo que queda de la segunda fila y la segunda columna obtenemos
TEX: $$\sum_{i=3}^{k} s(a_{2}+a_{i})$$
Y en general, la suma de la matriz viene dada por
TEX: $$\sum_{i=1}^{k} s(a_{i}) c(a_{i})+\sum_{j=2}^{k}\sum_{i=j}^{k}s(a_{j-1}+a_{i}) (*)$$
Ahora bien, ya vimos que formaTEX:  $\sum_{i=1}^{k} s(a_{i}) c(a_{i}) \leq \frac{k}{2}$. En tal caso, (*) es menor o igual que
TEX: $$\frac{k}{2}+\sum_{j=2}^{k}\sum_{i=j}^{k}s(a_{j-1}+a_{i})\leq  \frac{k}{2}+\sum_{j=2}^{k}\sum_{i=j}^{k}1,$$
pues TEX: $a_{i} \in [0,\frac{\pi}{2}]$. Finalmente, calculando,
TEX: $$\frac{k}{2}+\sum_{j=2}^{k}\sum_{i=j}^{k}1=\frac{k}{2}+\sum_{j=2}^{k}(k-(j-1))= \frac{k}{2}+\sum_{j=1}^{k}(k-(j-1))-k=$$<br />$$-\frac{k}{2}+k^{2}-\sum_{j=1}^{k}(j-1)=\frac{k}{2}+k^{2}-\sum_{j=1}j=\frac{2k^2+k-k^2-k}{2}=\frac{k^{2}}{2}$$
Por la observación inicial, se tiene la desigualdad pedida. Ni idea cuando se da la igualdad XD.


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mensaje Feb 23 2018, 06:03 PM
Publicado: #4


Dios Matemático Supremo
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CITA(1123581321 @ Jan 10 2018, 07:15 AM) *
Pruebe que para TEX: $n\ge 1$ y TEX: $a_{k}\in \left[ 0,\frac{\pi }{2} \right]$, TEX: $k\in \overline{1,n}$ la siguiente desigualdad ocurre:

TEX: $$\sum\limits_{k=1}^{n}{\left[ \left( \sum\limits_{i=1}^{k}{\sin a_{i}} \right)\left( \sum\limits_{i=1}^{k}{\cos a_{i}} \right) \right]}\le \frac{n\left( n+1 \right)\left( 2n+1 \right)}{12}$$

y diga cuándo ocurre la igualdad
PD: Se esperan 4 soluciones diferentes.


basta demostrar que TEX: $$\left( \sum\limits_{i=1}^{k}{\sin a_{i}} \right)\left( \sum\limits_{i=1}^{k}{\cos a_{i}} \right)\leq \frac{k^2}{2}$$

Sea TEX: $$Q_k=\sum_{k=1}^n \sin^2 a_k$$

Por CS es facil ver que:

TEX: $$\sum_{i=1}^k \sin a_i \leq \sqrt{kQ_k}$$
TEX: $$\sum_{i=1}^k \cos a_i \leq \sqrt{k(k-Q_k)}$$

Los detalles los puede corroborar el lector, considerando donde pertenecen los a_k.

Por lo tanto:TEX: $$(\sum_{i=1}^k \sin a_i)(\sum_{i=1}^k \cos a_i) \leq k \sqrt{Q_k(k-Q_k)}\leq k \times \frac k2=\frac{k^2}{2}$$

Listo.

Saludos
Claudio.






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Claudio Henriquez Tapia
Ingeniero Civil Matemático UTFSM y Prof. DMAT UTFSM
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1123581321
mensaje Feb 25 2018, 07:37 AM
Publicado: #5


Matemático
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Hint:

cuando se da la igualdad ? zippyuy.png zippyuy.png zippyuy.png


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TEX: $$\frac{\sqrt[5]{5}}{\sqrt[3]{3}}\cdot \frac{\sqrt[9]{9}}{\sqrt[7]{7}}\cdot \frac{\sqrt[13]{13}}{\sqrt[11]{11}}\cdot \frac{\sqrt[17]{17}}{\sqrt[15]{15}}\cdot \frac{\sqrt[21]{21}}{\sqrt[19]{19}}\cdot \frac{\sqrt[25]{25}}{\sqrt[23]{23}}\cdot ...=\exp \left( -\frac{\pi \gamma }{4}-\frac{\pi }{2}\log 2-\frac{3\pi }{4}\log \pi +\pi \log \Gamma \left( \frac{1}{4} \right) \right)$$
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mensaje Mar 3 2020, 04:46 PM
Publicado: #6


Dios Matemático Supremo
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Vamos a revivir el foro.

La desigualdad se obtiene claramente (Por la desigualdad de CS y por el hecho de que TEX: $a_i \in [0,\pi/2]$ donde el seno y el coseno son inyectivas) cuando TEX: $a_1=....=a_n=a$
Por lo tanto tenemos que:
1) para la suma de cosenos, la igualdad también se alcanza:
TEX: $$\sum_{i=1}^k \cos (a_i)=\sqrt{k(k-Q_k})=k\cos a$$
2) Tenemos que finalmente:

TEX: $$\left(\sum_{i=1}^k \sin (a_i)\right)\left(\sum_{i=1}^k \cos (a_i)\right)=k^2\sin a\cos a=\frac{k^2}{2} \sin 2a$$
Luego, la igualdad se alcanza si TEX: $a=a_1,...=a_k=...a_n=\pi/4$

Saludos
Claudio.


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Claudio Henriquez Tapia
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