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Desigualdad de números complejos en 3 números complejos distintos

Mientras que jugando con algunos números complejos en Geogebra, se me ocurrió esta conjetura:

Demostrar que, dado $3$ distintos números complejos $a,b,c$, se puede elegir dos de ellas, de tal forma que el valor absoluto de la suma es mayor o igual que el valor absoluto de la tercera.

Yo no era capaz de encontrar un contraejemplo, así que he intentado probar esto suponiendo lo contrario:que $|a+b| < |c|, |b+c| < |a|, |c+a| < |b|$. Sintetizando, yo esperaba ser capaz de demostrar que $$ |a+b| + |b+c| + |c+a| \geq |a| + |b| + |c|,$$ con el fin de obtener una contradicción, pero resulta que esta desigualdad no es siempre cierto.

Cualquier otra idea?

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Joe Gauterin Puntos 9526

Deje $p = a + b + c$, la conjetura es equivalente a $$|p-a| \ge |a|\quad\lor\quad |p-b| \ge |b|\quad\lor\quad |p-c| \ge |c| \tag{*1}$$ Si $p = 0$, esto es trivialmente cierto.

Si $p \ne 0$, vamos a $\ell$ ser la bisectriz perpendicular del segmento de la línea de unirse a $0$$p$. Esta bisectriz $\ell$ separada $\mathbb{C}$ en dos la mitad de los aviones, uno contiene la $0$ y el otro contiene $p$. La condición de $(*1)$ es equivalente a al menos uno de $a, b, c$ se encuentra en la cerrada de la mitad de plano que contiene a $0$.

Si esto no es verdad, los tres puntos de $a, b, c$ mentira en la mitad del plano que contiene a $p$. Todas las proyecciones de $a, b, c$ a lo largo de la dirección de $p$ será mayor que $\frac12 |p|$. Esta fuerza de la proyección de $p$ sobre sí mismo es, al menos,$\frac32|p|$. Esto es imposible. $a + b + c$ no se puede sumar a $p$ y esto se contradice con la definición de $p$.

Como resultado, $(*1)$ también es cierto cuando se $p \ne 0$.


Por encima de prueba es geométricas en la naturaleza. También podemos probar la conjetura de una forma más algebraicas de la forma.

Al $(*1)$ falla, tenemos

$$\begin{align} & |p-a|^2 + |p-b|^2 + |p-c|^2 < |a|^2 + |b|^2 + |c|^2\\ \iff & 3|p|^2 - p(\bar{a}+\bar{b}+\bar{c}) - \bar{p} (a+b+c) < 0\\ \iff & |p|^2 = 3|p|^2 - 2p\bar{p} < 0 \end{align}$$ La última afirmación $|p|^2 < 0$ es absurdo, por lo $(*1)$ es cierto.

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