Si [matemática] a, b, [/ matemática] y [matemática] c [/ matemática] son ​​números reales positivos, y [matemática] a \ lt b + c [/ matemática], ¿cómo puede probar que [matemática] \ dfrac {a} {1 + a} <\ dfrac {b} {1 + b} + \ dfrac {c} {1 + c} [/ math]?

Tenga en cuenta que [math] \ displaystyle {f (x) = \ frac {x} {x + 1} = 1 – \ frac {1} {x + 1}} [/ math] está aumentando para [math] x \ gt 0. [/matemáticas]

Por lo tanto, si [math] a \ le b, [/ math] tenemos
[matemáticas] \ displaystyle {\ frac {a} {a + 1} \ le \ frac {b} {b + 1} \ lt \ frac {b} {b + 1} + \ frac {c} {c + 1 }}.[/matemáticas]

Del mismo modo, si [math] a \ le c: [/ math]
[matemáticas] \ displaystyle {\ frac {a} {a + 1} \ le \ frac {c} {c + 1} \ lt \ frac {b} {b + 1} + \ frac {c} {c + 1 }.}[/matemáticas]

Entonces, podemos suponer [matemáticas] a \ gt b [/ matemáticas] y [matemáticas] a \ gt c [/ matemáticas] mientras que [matemáticas] a \ lt b + c. [/ Matemáticas]

Pero entonces:
[matemáticas] \ displaystyle {\ frac {a} {1 + a} \ lt \ frac {b + c} {1 + a} \ lt \ frac {b} {1 + a} + \ frac {c} {1 + a} \ lt \ frac {b} {1 + b} + \ frac {c} {1 + c}.} [/ matemáticas]

De hecho, uno puede mostrar una versión ligeramente fuerte de esta desigualdad casi trivial; en realidad es suficiente que [matemática] a \ lt b + c + bc [/ matemática], vea If [matemática] a <b + c + 2bc [/ matemática] y [matemática] a + 1 <1 + b + c + bc [ / math], ¿puedes probar que: [math] \ frac {a} {a + 1} 0 [/ matemáticas] y son números reales?

Una ligera variación de la buena respuesta de Gram Zeppi .


También usaré el hecho de que la función [matemáticas] f (x) = \ frac {x} {x + 1} [/ matemáticas] es [matemáticas] \ uparrow [/ matemáticas] en [matemáticas] (0, \ infty) [/ math]. Dado que [matemáticas] 0 0 [/ matemáticas] y [matemáticas] c> 0, [/ matemáticas] tenemos

[matemáticas] \ dfrac {a} {1 + a} <\ dfrac {b + c} {1 + b + c} = \ dfrac {b} {1 + b + c} + \ dfrac {c} {1+ b + c} <\ dfrac {b} {1 + b} + \ dfrac {c} {1 + c} [/ matemáticas],

como se desee. [matemáticas] \ blacksquare [/ matemáticas]