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Inicio » Problemas » Álgebra

Identidad de Gauss

Enviado por jmd el 1 de Enero de 2010 - 13:44.
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a) Demostrar la identidad algebraica $ a^3+b^3+c^3-3abc=(a+b+c)(a^2+b^2+c^2-ab-bc-ca) $

b) Demostrar la identidad $ a^2+b^2+c^2-ab-bc-ca=\frac{1}{2}[(a-b)^2+(b-c)^2+(c-a)^2] $

c) Usar el resultados del inciso anterior para demostrar que si $ a,b,c $ son reales positivos entonces se cumple la desigualdad  $ a^2+b^2+c^2-ab-bc-ca\geq 0 $

d) Demostrar la desigualdad de las medias geométrica y aritmética para tres variables: Para $ a,b,c $ reales positivos se cumple la desigualdad $ abc \leq (\frac{a+b+c}{3})^3 $, y la igualdad se cumple si y sólo si $ a=b=c $

Sugerencia
Por: 
jmd
Sugerencia: 

Expresar el lado izquierdo en términos de polinomios simétricos elementales.

Solución
Por: 
jmd
Fecha: 
1 Ene 2010
Solución: 

En la notación de polinomios simétricos,

$ S_3=a^3+b^3+c^3, ~\sigma_1=a+b+c, ~\sigma_2=ab+bc+ca $, ~\sigma_3=abcS_3-3\sigma_3$.

Según sabemos, por un resultado fundamental para los polinomios simétricos,

$$S_3=\sigma_1^3-3\sigma_1\sigma_2+\sigma_3$$


Así que el lado izquierdo de la Identidad de Gauss se convierte en

$$S_3-3\sigma_3=\sigma_1^3-3\sigma_1\sigma_2+3\sigma_3-3\sigma_3=\sigma_1^3-3\sigma_1\sigma_2$$

Y la factorización se hace evidente.
 

Los incisos restantes se dejan al lector.

Ver también: 
Polinomios simétricos en tres variables: resultado fundamental (Problema)
Ver también: 
Polinomios simétricos elementales (Definición)
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