#124: Доказать неравенство.
![\dfrac{2a}{1+a^2} \leq 1;\\\dfrac{2a}{1+a^2} - 1 \leq 0;\\\\\dfrac{2a}{1+a^2} - \dfrac{1+a^2}{1+a^2} \leq 0;\\\dfrac{2a - (1 + a^2)}{1+ a^2} \leq 0;\\\\\dfrac{2a - 1 - a^2}{1 + a^2} \leq 0;\\-\dfrac{a^2 - 2a + 1}{1 + a^2} \leq 0;\\\dfrac{a^2 - 2a + 1}{1 + a^2} \geq 0. \dfrac{2a}{1+a^2} \leq 1;\\\dfrac{2a}{1+a^2} - 1 \leq 0;\\\\\dfrac{2a}{1+a^2} - \dfrac{1+a^2}{1+a^2} \leq 0;\\\dfrac{2a - (1 + a^2)}{1+ a^2} \leq 0;\\\\\dfrac{2a - 1 - a^2}{1 + a^2} \leq 0;\\-\dfrac{a^2 - 2a + 1}{1 + a^2} \leq 0;\\\dfrac{a^2 - 2a + 1}{1 + a^2} \geq 0.](https://tex.z-dn.net/?f=%5Cdfrac%7B2a%7D%7B1%2Ba%5E2%7D%20%5Cleq%201%3B%5C%5C%5Cdfrac%7B2a%7D%7B1%2Ba%5E2%7D%20-%201%20%5Cleq%200%3B%5C%5C%5C%5C%5Cdfrac%7B2a%7D%7B1%2Ba%5E2%7D%20-%20%5Cdfrac%7B1%2Ba%5E2%7D%7B1%2Ba%5E2%7D%20%5Cleq%200%3B%5C%5C%5Cdfrac%7B2a%20-%20%281%20%2B%20a%5E2%29%7D%7B1%2B%20a%5E2%7D%20%5Cleq%200%3B%5C%5C%5C%5C%5Cdfrac%7B2a%20-%201%20-%20a%5E2%7D%7B1%20%2B%20a%5E2%7D%20%5Cleq%200%3B%5C%5C-%5Cdfrac%7Ba%5E2%20-%202a%20%2B%201%7D%7B1%20%2B%20a%5E2%7D%20%5Cleq%200%3B%5C%5C%5Cdfrac%7Ba%5E2%20-%202a%20%2B%201%7D%7B1%20%2B%20a%5E2%7D%20%5Cgeq%200.)
Знаменатель дроби всегда будет больше либо равен 0, так как любое число в квадрате неотрицательно, а если к неотрицательному числу прибавить 1, то получится положительное число.
Осталось доказать, что неотрицательным будет числитель.
![a^2 - 2a + 1 \geq 0;\\(a - 1)^2 \geq 0. a^2 - 2a + 1 \geq 0;\\(a - 1)^2 \geq 0.](https://tex.z-dn.net/?f=a%5E2%20-%202a%20%2B%201%20%5Cgeq%200%3B%5C%5C%28a%20-%201%29%5E2%20%5Cgeq%200.)
Увидели формулу квадрата разности, свернули её. Получили верное для любого а неравенство, так как квадрат любого числа неотрицателен.
Доказано. ∎
#125: Доказать выполнение неравенства для любого значения a.
![\dfrac{(1 + a)^2}{2} \leq 2a;\\(1 + a)^2 \leq 4a;\\a^2 + 2a + 1 \leq 4a;\\a^2 + 2a + 1 - 4a \leq 0;\\a^2 - 2a + 1 \leq 0;\\(a - 1)^2 \leq 0. \dfrac{(1 + a)^2}{2} \leq 2a;\\(1 + a)^2 \leq 4a;\\a^2 + 2a + 1 \leq 4a;\\a^2 + 2a + 1 - 4a \leq 0;\\a^2 - 2a + 1 \leq 0;\\(a - 1)^2 \leq 0.](https://tex.z-dn.net/?f=%5Cdfrac%7B%281%20%2B%20a%29%5E2%7D%7B2%7D%20%5Cleq%202a%3B%5C%5C%281%20%2B%20a%29%5E2%20%5Cleq%204a%3B%5C%5Ca%5E2%20%2B%202a%20%2B%201%20%5Cleq%204a%3B%5C%5Ca%5E2%20%2B%202a%20%2B%201%20-%204a%20%5Cleq%200%3B%5C%5Ca%5E2%20-%202a%20%2B%201%20%5Cleq%200%3B%5C%5C%28a%20-%201%29%5E2%20%5Cleq%200.)
Квадрат числа не может быть меньше нуля, значит полученное неравенство можно переписать в равенство.
![(a - 1)^2 = 0;\\a - 1 = 0;\\a = 1. (a - 1)^2 = 0;\\a - 1 = 0;\\a = 1.](https://tex.z-dn.net/?f=%28a%20-%201%29%5E2%20%3D%200%3B%5C%5Ca%20-%201%20%3D%200%3B%5C%5Ca%20%3D%201.)
Таким образом, данное неравенство верно только для a = 1, а не для всех а.
Вывод: неравенство не выполняется для всех а.