46th Canada MO: Problem Number 1

ប្រធានលំហាត់៖

គេឲ្យ $ a_1,\ a_2,\ ...,\ a_n$ ជាបណ្តាចំនួនពិតវិជ្ជមាន ដែលមានផលគុណស្មើ 1។ 

បង្ហាញថាផលបូកៈ

\[\dfrac{a_1}{1+a_1}+\dfrac{a_2}{(1+a_1)(1+a_2)}+\dfrac{a_3}{(1+a_1)(1+a_2)(1+a_3)}+...+\dfrac{a_n}{(1+a_1)(1+a_2)...(1+a_n)}\]

គឺធំជាង រឺ ស្មើនឹង $\dfrac{2^n-1}{2^n}$ ។

ដំណោះស្រាយ

$​​​\dfrac{a_m}{(1+a_1)(1+a_2)...(1+a_m)}$

$=\dfrac{1+a_m}{(1+a_1)(1+a_2)...(1+a_m)}-\dfrac{1}{(1+a_1)(1+a_2)...(1+a_m)}$

$=\dfrac{1}{(1+a_1)...(1+a_{m-1})}-\dfrac{1}{(1+a_1)...(1+a_m)}$

ដូចនេះ បើយើងយក $b_j=(1+a_1)(1+a_2)...(1+a_j)$, ដែល $b_0=0$, ពេលនោះយើងបានផលបូក

\[\sum_{j=1}^{n}\dfrac{a_j}{(1+a_1)...(1+a_j)}=\sum_{j=1}^{n}(\dfrac{1}{b_j-1}-\dfrac{1}{b_j})=1-\dfrac{1}{b_n}\]

យកចិត្តទុកដាក់ថា $b_n=(1+a_1)(1+a_2)...(1+a_n)\ge(2\sqrt{a_1})(2\sqrt{a_2})...(2\sqrt{a_n})=2^n$

ដែល សមភាពកើតមានលុះត្រាតែគ្រប់ $a_i$ ស្មើនឹង $1$ ។ ដូចនេះ,

\[1-\dfrac{1}{b_n}\ge 1-\dfrac{1}{2^n}=\dfrac{2^n-1}{2^n}\]

ដើម្បីដឹងថាតម្លៃតូចបំផុតនេះ អាចកើតមានរឺទេ, គឺយើងជំនួនគ្រប់ $a_i=1$ ចូល យើងបានៈ

\[\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{2^2}+\dfrac{1}{2^3}+...+\dfrac{1}{2^n}=\dfrac{2^{n-1}+2^{n-2}+...+1}{2^n}=\dfrac{2^n-1}{2^n}\]

បញ្ហាត្រូវបានស្រាយបញ្ជាក់។