Sean a, b, cyd números reales. ¿Cómo puedo probar que (a ^ 2 + b ^ 2-1) (c ^ 2 + d ^ 2-1)> (ac + bd-1) 2. a ^ 2 + b ^ 2> 1 y c ^ 2 + d ^ 2> 1?

Dado [matemáticas] a ^ 2 + b ^ 2> 1 [/ matemáticas] y [matemáticas] c ^ 2 + d ^ 2> 1, [/ matemáticas]

combinando ambos [matemática], a ^ 2 + b ^ 2 + c ^ 2 + d ^ 2> 2 —1 [/ matemática]

La desigualdad de Cauchy-Schwarz implica la desigualdad

Media aritmética [matemática] ≥ [/ matemática] Media geométrica

[matemáticas] \ frac {a + c} {2}> = \ sqrt {ac} [/ matemáticas]

cuadratura en ambos lados [matemática], a ^ 2 + c ^ 2 + 2ac> = 4ac [/ matemática]

[matemática] es decir a ^ 2 + c ^ 2> = 2ac —-2 [/ matemática]

de manera similar [matemáticas] b ^ 2 + d ^ 2> = 2bd —-3 [/ matemáticas]

combinando [matemática] 2 [/ matemática] y [matemática] 3, a ^ 2 + b ^ 2 + c ^ 2 + d ^ 2> = 2 (ac + bd) [/ matemática]

[matemáticas] (ac + bd) <= \ frac {a ^ 2 + b ^ 2 + c ^ 2 + d ^ 2} {2} [/ matemáticas]

de 1,

[matemáticas] (ac + bd) <= 1 [/ matemáticas]

restando 1 en ambos lados,

[matemáticas] (ac + bd) – 1 <= 0 —-4 [/ matemáticas] (RHS requerido)

de las [matemáticas] da ^ 2 + b ^ 2> 1, (a ^ 2 + b ^ 2 – 1)> 0 [/ matemáticas]

de manera similar [matemáticas] (c ^ 2 + d ^ 2 – 1)> 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] (a ^ 2 + b ^ 2 – 1) (c ^ 2 + d ^ 2 – 1)> 0 —-5 [/ matemáticas] (LHS requerido)

ya que todos los números son positivos [matemática] (a ^ 2, b ^ 2, c ^ 2, d ^ 2) [/ matemática]

LHS es mayor que 0 y RHS es menor que 0

Por lo tanto demostró la desigualdad.

Fuente,

Desigualdad de medios aritméticos y geométricos