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Aseguramiento de la desigualdad

Supongamos que tenemos $$0<a_{1},a_{2},b_{1},b_{2},c_{1},c_{2},d_{1},d_{2}<1$$ and we know that $$\frac{a_{1}}{b_{1}} > \frac{c_{1}}{d_{1}},$$ $$\frac{a_{2}}{b_{2}} > \frac{c_{2}}{d_{2}}$$

¿Qué más tenemos que demostrar en el fin de asegurarse de que:

$$\frac{a_{1}+a_{2}}{b_{1}+b_{2}} > \frac{c_{1}+c_{2}}{d_{1}+d_{2}}?$$

Este es sólo un ejemplo. El número de variables puede ser más aunque obedeciendo a las mismas condiciones que se mencionan.

En general, quiero demostrar que:

$$\frac{\sum_{i=1}^{n}a_{i}}{\sum_{i=1}^{n}b_{i}} > \frac{\sum_{i=1}^{n}c_{i}}{\sum_{i=1}^{n}d_{i}}?$$

donde $$\frac{a_{i}}{b_{i}} > \frac{c_{i}}{d_{i}},$$ $$\forall 1 \le i \le n, \;\;\; n \in \mathbb{N}^{+}$$


EDITAR (recompensa será otorgado para esta parte)

Alternativamente, se puede afirmar que el problema de la siguiente manera:

El (menos) condiciones necesarias para garantizar que:

$$\dfrac{\sum_{i=1}^{n} \alpha_{i} x_{i}}{\sum_{i=1}^{n}x_{i}} > \dfrac{\sum_{i=1}^{n} \beta_{i} y_{i}}{\sum_{i=1}^{n}y_{i}},$$

donde sabemos que: $$\alpha_{i} > \beta_{i} > 1,$$ $$\bigg( \sum_{i=1}^{n}x_{i} + \sum_{i=1}^{n}y_{i} \bigg) \in (0,1).$$

2voto

quasi Puntos 236

Si las variables $a_1,b_1,c_1,d_1,a_2,b_2,c_2,d_2$ son escaladas por un factor positivo, los valores de las fracciones que se compara seguirá siendo el mismo, por lo tanto la condición de

$$0 < a_1,b_1,c_1,d_1,a_2,b_2,c_2,d_2 < 1$$

puede ser reemplazada por la simple condición de

$$a_1,b_1,c_1,d_1,a_2,b_2,c_2,d_2 > 0$$

Para ver que las condiciones

$$a_1,b_1,c_1,d_1,a_2,b_2,c_2,d_2 > 0$$ $$\frac{a_{1}}{b_{1}} > \frac{c_{1}}{d_{1}},$$ $$\frac{a_{2}}{b_{2}} > \frac{c_{2}}{d_{2}}$$

no son suficientes para la fuerza

$$\frac{a_{1}+a_{2}}{b_{1}+b_{2}} > \frac{c_{1}+c_{2}}{d_{1}+d_{2}}$$

deje $a_1,b_1,c_1,d_1,a_2,b_2,c_2,d_2$ ser dada por

$$ a_1 = 1,\;\; b_1 = 2,\;\; c_1 = 3,\;\;d_1 = 7,\;\; a_2 = 1,\;\; b_2 = 5,\;\; c_2 = 1,\;\;d_2 = 6 $$

Entonces

$$\frac{a_1}{b_1} = \frac{1}{2} > \frac{3}{7} = \frac{c_1}{d_1}$$

$$\frac{a_2}{b_2} = \frac{1}{5} > \frac{1}{6} = \frac{c_2}{d_2}$$

$$\text{but}$$

$$ \frac{a_1 + a_2}{b_1 + b_2} = \frac{1 + 1}{2 + 5} = \frac{2}{7} < \frac{4}{13} = \frac{3 + 1}{7 + 6} = \frac{c_1 + c_2}{d_1 + d_2} $$

Sin embargo, para los números reales positivos $x_1,...,x_n$$y_1,...,y_n$, siempre tenemos

$$ \min\left\{\frac{x_i}{y_i}\right\} \le \frac{\sum_{i=1}^{n}x_{i}}{\sum_{i=1}^{n}y_{i}} \le \max \left\{\frac{x_i}{y_i}\right\} $$

Para justificar la anterior afirmación, vamos a

$$m = \min\left\{\frac{x_i}{y_i}\right\}$$ $$M = \max\left\{\frac{x_i}{y_i}\right\}$$

Entonces

$$m \;\;\le\;\; \frac{x_i}{y_i} \;\;\le\;\; M\;\;\text{ para todo }$$

$$ \implica\; my_i \;\;\le\;\; x_i \;\;\le\;\; My_i \;\;\text{ para todo }i \qquad\;\;\;\; $$

$$ \implica\; m\sum_{i=1}^{n}y_i \;\;\le\;\; \sum_{i=1}^{n}x_i \;\;\le\;\; M\sum_{i=1}^{n}y_i \qquad\qquad\qquad $$

$$ \implica\; m \;\;\le\;\; \frac{\sum_{i=1}^{n}x_{i}}{\sum_{i=1}^{n}y_{i}} \;\;\le\;\; M \qquad\qquad\qquad $$

$$ \implica\; \min\left\{\frac{x_i}{y_i}\right\} \;\;\le\;\; \frac{\sum_{i=1}^{n}x_{i}}{\sum_{i=1}^{n}y_{i}} \;\;\le\;\; \max \left\{\frac{x_i}{y_i}\right\} \qquad\qquad\qquad $$

como se reivindica.

Por lo tanto, para la pregunta en cuestión, si $a_1,...,a_n$ $b_1,...,b_n$ son los números reales positivos, la condición

$$\min\left\{\frac{a_i}{b_i}\right\} > \max\left\{\frac{c_i}{d_i}\right\}$$

sería suficiente$\,-\,$incluso sin otras condiciones, a la fuerza

$$\frac{\sum_{i=1}^{n}a_{i}}{\sum_{i=1}^{n}b_{i}} > \frac{\sum_{i=1}^{n}c_{i}}{\sum_{i=1}^{n}d_{i}}$$

ya que en ese caso,

$$ \frac{\sum_{i=1}^{n}a_{i}}{\sum_{i=1}^{n}b_{i}} \ge \min\left\{\frac{a_i}{b_i}\right\} > \max\left\{\frac{c_i}{d_i}\right\} \ge \frac{\sum_{i=1}^{n}c_{i}}{\sum_{i=1}^{n}d_{i}} $$

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