問題は、「$x+1 > t$ ならば、$(x+1)^2 > t^2$ が成り立ちますか?」という質問です。

代数学不等式2次不等式不等式の証明
2025/3/28

1. 問題の内容

問題は、「x+1>tx+1 > t ならば、(x+1)2>t2(x+1)^2 > t^2 が成り立ちますか?」という質問です。

2. 解き方の手順

不等式 x+1>tx+1 > t が与えられています。両辺を2乗すると、(x+1)2>t2(x+1)^2 > t^2 となるかどうかを検討します。
- **場合1: x+1>0x+1 > 0 かつ t>0t > 0 のとき**
この場合、両辺を2乗しても不等号の向きは変わりません。したがって、x+1>tx+1 > t ならば (x+1)2>t2(x+1)^2 > t^2 が成り立ちます。
- **場合2: x+1<0x+1 < 0 かつ t<0t < 0 のとき**
この場合、x+1>tx+1 > t を満たす例として、x+1=1x+1 = -1t=2t = -2 を考えます。このとき、x+1>tx+1 > t1>2-1 > -2 であり、成り立ちます。しかし、(x+1)2=(1)2=1(x+1)^2 = (-1)^2 = 1t2=(2)2=4t^2 = (-2)^2 = 4 であり、(x+1)2>t2(x+1)^2 > t^21>41 > 4 となり、成り立ちません。
- **場合3: x+1>0x+1 > 0 かつ t<0t < 0 のとき**
この場合、(x+1)2>0(x+1)^2 > 0 であり、t2>0t^2 > 0 です。x+1>tx+1 > t であれば、(x+1)2>t2(x+1)^2 > t^2 とは限りません。例えば、x+1=1x+1 = 1, t=2t = -2の場合、1>21 > -2ですが、12=1<(2)2=41^2 = 1 < (-2)^2 = 4です。

3. 最終的な答え

したがって、一般的には「x+1>tx+1 > t ならば (x+1)2>t2(x+1)^2 > t^2」は成り立ちません。反例が存在するためです。
「成り立ちますか?」という問いに対しては、「成り立ちません」が答えです。