Dissertativa 5 - 2ª Fase - Dia 1 - IME 2026

Gabarito

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  • Resolução pendente

  • ANL

    Questão anulada

  • S/A

    Sem alternativas

Questão 5

Dissertativa
5

Sejam a, b e c números reais positivos. Prove que

a + b + c1a + 1b + 1c  9.

Resolução:

O enunciado decorre imediatamente da desigualdade das médias. Para x, y e z reais não negativos:

x + y + z3  xyz3

Fazendo-se x = a, y = bz = c:

a + b +c3  abc3  a + b + c  3 abc3 I

Fazendo-se x = 1a, y = 1bz = 1c:

1a + 1b + 1c3  1a·1b·1c3  1a + 1b + 1c  3abc3 II

Como ambos os membros de cada desigualdade são positivos, pode-se multiplicá-los. Assim:

a + b + c1a + 1b + 1c  3abc3·3abc3  a + b + c1a + 1b + 1c  9

Como se queria demonstrar.

Observação: Caso o estudante tivesse tempo durante a prova, conviria demonstrar a desigualdade das médias para três termos, evitando-se, assim, possíveis penalizações da banca. A seguir, uma maneira de fazê-lo.

Faz-se a mudança de variável x = p3, y = q3z = r3, para p, q e r não negativos:

x + y +z3  xyz3  p3 + q3 +r33  pqr  p3 + q3 +r3 - 3pqr  0

O lado esquerdo da desigualdade pode ser fatorado:

p3 + q3 +r3 - 3pqr  0  p + q + rp2 + q2 + r2 - pq - pr - qr  0

Como p, q e r são não negativos, p + q +r também o é. Portanto, basta mostrar que:

p2 + q2 + r2 - pq - pr - qr  0

Com efeito:

      p2 + q2 + r2 - pq - pr - qr  02p2 + 2q2 + 2r2 - 2pq - 2pr - 2qr  0p2 - 2pq +q2 + p2 - 2pr + r2 + q2 - 2qr + r2  0p - q2 + p - r2 + q - r2  0

Como cada uma das parcelas é não negativa, sua soma também o é, o que conclui a demonstração.

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