$m, n$ は実数とする。対偶を利用して、「$|m+n| > 2$ ならば、$m, n$ のうち少なくとも一方は絶対値が1より大きい」を証明する。 対偶は「$m, n$ がどちらも絶対値が1以下ならば、$|m+n| \leq 2$」である。 空欄(①, ②, ③)に当てはまるものを選択肢から選ぶ。

代数学絶対値不等式対偶証明
2025/3/27

1. 問題の内容

m,nm, n は実数とする。対偶を利用して、「m+n>2|m+n| > 2 ならば、m,nm, n のうち少なくとも一方は絶対値が1より大きい」を証明する。
対偶は「m,nm, n がどちらも絶対値が1以下ならば、m+n2|m+n| \leq 2」である。
空欄(①, ②, ③)に当てはまるものを選択肢から選ぶ。

2. 解き方の手順

m,nm, n がどちらも絶対値が1以下であるという仮定から、次の不等式が成り立つ。
1m1-1 \leq m \leq 1
1n1-1 \leq n \leq 1
よって、①, ②に当てはまるのは「1m1-1 \leq m \leq 1」, 「1n1-1 \leq n \leq 1」である。
これらの不等式の辺々を加えると、
1+(1)m+n1+1-1 + (-1) \leq m + n \leq 1 + 1
2m+n2-2 \leq m + n \leq 2
よって、③に当てはまるのは「2m+n2-2 \leq m + n \leq 2」である。
したがって、正解の選択肢は3である。

3. 最終的な答え

3

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