$\alpha$ と $\beta$ が実数のとき、三角不等式 $|\alpha + \beta| \leq |\alpha| + |\beta|$ を証明せよ。

解析学三角不等式絶対値不等式
2025/4/14

1. 問題の内容

α\alphaβ\beta が実数のとき、三角不等式 α+βα+β|\alpha + \beta| \leq |\alpha| + |\beta| を証明せよ。

2. 解き方の手順

三角不等式を証明するために、以下の事実を利用します。
* ααα-|\alpha| \leq \alpha \leq |\alpha|
* βββ-|\beta| \leq \beta \leq |\beta|
これらの不等式を足し合わせると、
αβα+βα+β-|\alpha| - |\beta| \leq \alpha + \beta \leq |\alpha| + |\beta|
これは、
(α+β)α+βα+β-(|\alpha| + |\beta|) \leq \alpha + \beta \leq |\alpha| + |\beta|
と書けます。この不等式は、
α+βα+β|\alpha + \beta| \leq |\alpha| + |\beta|
を意味します。なぜなら、α+β|\alpha + \beta|α+β\alpha + \beta の絶対値であり、これは α+β\alpha + \beta(α+β)-(\alpha + \beta) のうち大きい方だからです。α+β\alpha + \beta(α+β)-(\alpha + \beta)α+β|\alpha| + |\beta| 以下であるので、 α+β|\alpha + \beta|α+β|\alpha| + |\beta| 以下になります。

3. 最終的な答え

したがって、三角不等式 α+βα+β|\alpha + \beta| \leq |\alpha| + |\beta| が証明されました。

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