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Demostrar |cos(x−1)|+|cos(x)|+|cos(x+1)|≥3/2

Estoy trabajando en una inducción de la prueba, pero sigo viniendo para arriba contra una pared de ladrillo.

Mientras se trabaja a través de la inducción del proceso a prueba sigo terminando con $$|\cos(m)|\ge\frac12$$ ,but clearly this isn't true for all m. From another post someone gave me the idea to look at triples and to consider $$|\cos(x−1)|+|\cos(x)|+|\cos(x+1)|$$ to try and find a lower bound. If you plug the above equation into Wolfram Alpha it tells you that $$|\cos(x−1)|+|\cos(x)|+|\cos(x+1)|\ge\frac32$$ Which would prove my induction proof. I just don't know how to go about proving that it does truly exceed $\frac32$

Si ayuda a la declaración original que yo estaba tratando de demostrar que es $$\sum_{k=0}^n|\cos(k)|\ge\frac n2$$

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Rene Schipperus Puntos 14164

Bueno, tengo una prueba para ti, pero no es la más elegante.

Supongamos primero que $\cos(x+1)$ $\cos(x-1)$ tienen signos opuestos, entonces $$|\cos(x+1)|+|\cos(x-1)|=|\cos(x+1)-\cos(x-1)|=|2\sin (1) \sin x|$$

Ahora $$|2\sin 1 \sin x+\cos x |\leq |2\sin 1 \sin x|+|\cos x|$$

Ahora un poco de cálculo, el mínimo de $a\sin x+\cos x$ se produce cuando $\tan x =a$, por lo que su valor mínimo es de $$a\sin x+\cos x=\cos x(a\tan x+1)=\cos x (\tan^2 x+1) =\sec x=\sqrt{a^2+1}$$

Ahora $\frac{3}{2}\leq \sqrt{a^2+1}$ mantiene si $\frac{\sqrt{5}}{2} \leq a$ y desde $a=2\sin 1$ tenemos que ver que $\frac{\sqrt{5}}{4} \leq \sin 1$. Pero $\frac{\pi}{4} < 1$, por lo que nos limitamos a mostrar $\frac{\sqrt{5}}{4} \leq \frac{1}{\sqrt{2}}$ que es fácil.

Ahora consideremos lo que sucede si $\cos(x+1)$ $\cos(x-1)$ tiene signos de igual. Sólo para fijar ideas, supongamos que son positivos. A continuación, para una adecuada $n$, $$-(\frac{\pi}{2}-1) < x+2\pi n < \frac{\pi}{2}-1$$ así, en particular,

$$\sin 1=\cos (\frac{\pi}{2}-1)\leq \cos x$$. Ahora en este caso tenemos

$$|\cos(x)|+|\cos(x+1)|+|\cos(x-1)|=|\cos(x)+\cos(x+1)+\cos(x-1)|=|\cos(x)(2\cos 1 +1)|$$

Así, con la desigualdad anterior tenemos que mostrar

$$\frac{3}{2}\leq |\sin 1(2\cos 1 +1)|.$$

Ahora $\sin 1(2\cos 1 +1)=\sin 2+\sin 1$

el uso de $2 < \frac{2\pi}{3}$ $\frac{\pi}{4}<1$ hemos

$$\frac{\sqrt{3}}{2}\leq \sin 2$$ $$\frac{\sqrt{2}}{2}\leq \sin 1$$

Así que tenemos $$\frac{3}{2}\leq \frac{\sqrt{3}}{2}+\frac{\sqrt{2}}{2}$$, que es fácilmente controlado.

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