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> Propuesto bastante nice 9, un comeback con exponenciales
2.718281828
mensaje Mar 26 2025, 10:05 AM
Publicado: #1


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SeaTEX:  $a>1$. Pruebe que TEX: $a^x+a^{1/x}\geq 2a$ para todo x positivo, con igualdad en x=1.

Saludos
Claudio.

Mensaje modificado por 2.718281828 el Mar 26 2025, 10:05 AM


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Claudio Henriquez Tapia
Ingeniero Civil Matemático UTFSM y Prof. DMAT UTFSM
Candidato a Doctor en Estadística UC. Campus San Joaquin
Si todo sale bien, estaría defendiendo en Julio 2024.

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sergio 77
mensaje Apr 1 2025, 07:01 PM
Publicado: #2


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TEX: Supongamos que $x\geq 1$. Tenemos que $z+\dfrac{1}{z}\geq 2$ para todo $z>0$. En efecto, sea $z>0$. Como $(z-1)^{2}\geq 0$, entonces $z^{2}-2z+1\geq 0$. Dividiendo por $z>0$, se deduce que $z+\dfrac{1}{z}\geq 2$. Ademas, la igualdad se cumple ssi $z-1=0$, es decir, ssi $z=1$.<br /><br />Como $a>1$ y $x+\dfrac{1}{x}-2\geq 0$, entonces $a^{x+\frac{1}{x}-2}\geq 1$. Ahora, <br />\begin{align*}<br />a^{x+\frac{1}{x}-2}\geq 1&\Leftrightarrow a^{x-1-\left(1-\frac{1}{x}\right)}\geq 1\\<br />&\Leftrightarrow a^{x-1}\geq a^{1-\frac{1}{x}}\\<br />&\Leftrightarrow \dfrac{1}{a^{1-\frac{1}{x}}}\geq \dfrac{1}{a^{x-1}}.<br />\end{align*}<br />Luego<br />\begin{align}<br />\label{des_a}<br />a^{x-1}+\dfrac{1}{a^{1-\frac{1}{x}}}\geq a^{x-1}+\dfrac{1}{a^{x-1}}\geq 2.<br />\end{align}<br />Multiplicando la desigualdad anterior por $a$, se sigue que $a^{x}+a^{\frac{1}{x}}\geq 2a$. Ahora, si $0<x<1$, entonces $\frac{1}{x}\geq 1$ y por ende $a^{x}+a^{\frac{1}{x}}=a^{\frac{1}{x}}+a^{\frac{1}{\frac{1}{x}}}\geq 2a$. Finalmente, si $a^{x}+a^{\frac{1}{x}}=2a$, entonces por $(1)$, se concluye que $a^{x-1}+\dfrac{1}{a^{x-1}}=2$, por lo que $a^{x-1}=1$. De donde $x=1$.\hfill$\square$


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Tercer lugar Olimpiadas del Conocimiento Usach 2011 - Matemáticas
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