Math Problem Statement

Как, при помощи неравенства треугольника a+ba+b\left|a+b\right|\le\left|a\right|+\left|b\right| доказать обратное неравенство треугольника a±bab\left|a\pm b\right|\ge\left|\left|a\right|-\left|b\right|\right|?

Solution

Чтобы доказать обратное неравенство треугольника a±bab,\left|a \pm b\right| \ge \left|\left|a\right| - \left|b\right|\right|, исходя из неравенства треугольника a+ba+b,\left|a + b\right| \leq \left|a\right| + \left|b\right|, действуем следующим образом.

1. Доказательство для a+b\left|a + b\right|

Для начала рассмотрим случай a+b\left|a + b\right|. Мы знаем неравенство треугольника: a+ba+b.\left|a + b\right| \leq \left|a\right| + \left|b\right|. Теперь вычтем ab\left|a\right| - \left|b\right| из обеих частей неравенства: a+bab.\left|a + b\right| - \left|a\right| \leq \left|b\right|. Отсюда видно, что a+bab.\left|a + b\right| \geq \left|\left|a\right| - \left|b\right|\right|.

Этот вывод следует из того, что вычитание неравенств не меняет знак неравенства, и абсолютная величина разности ab\left|a\right| - \left|b\right| всегда меньше или равна сумме модулей.

2. Доказательство для ab\left|a - b\right|

Теперь рассмотрим случай ab\left|a - b\right|. Мы можем применить неравенство треугольника к величине ab\left|a - b\right|, которое в сущности эквивалентно a+(b)\left|a + (-b)\right|: ab=a+(b)a+b=a+b.\left|a - b\right| = \left|a + (-b)\right| \leq \left|a\right| + \left|-b\right| = \left|a\right| + \left|b\right|. По аналогии, как и для первого случая, используя симметрию между суммой и разностью модулей, мы также можем получить: abab.\left|a - b\right| \geq \left|\left|a\right| - \left|b\right|\right|.

Заключение

Таким образом, используя стандартное неравенство треугольника, мы можем доказать обратное неравенство треугольника: a±bab.\left|a \pm b\right| \geq \left|\left|a\right| - \left|b\right|\right|. Это неравенство подтверждает, что абсолютная величина разности векторов всегда больше или равна разности их модулей.


Есть ли у вас вопросы или хотите, чтобы я подробнее пояснил какой-либо шаг?

Вопросы для дальнейшего изучения:

  1. Как доказать неравенство треугольника через свойства норм?
  2. Можно ли применить данное неравенство к комплексным числам?
  3. Как связаны неравенства треугольника с расстоянием в пространстве?
  4. Как доказать обобщенное неравенство треугольника для n векторов?
  5. Каковы геометрические интерпретации этих неравенств на плоскости?

Совет: Применяйте неравенство треугольника при оценке длины суммы или разности векторов, чтобы получать верхние и нижние границы для расстояний в задачах геометрии или анализа.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Inequalities
Absolute Value
Triangle Inequality
Linear Algebra

Formulas

Triangle Inequality: $$ \left|a + b\right| \leq \left|a\right| + \left|b\right| $$
Reverse Triangle Inequality: $$ \left|a \pm b\right| \geq \left|\left|a\right| - \left|b\right|\right| $$

Theorems

Triangle Inequality Theorem
Reverse Triangle Inequality Theorem

Suitable Grade Level

Undergraduate level (University)