Краткий ответ:
а) Если и — положительные числа и , тогда:
и ;
;
, значит ;
б) Если и — отрицательные числа и , тогда:
и ;
;
aab−bab<0\frac{a}{ab} — \frac{b}{ab} < 0, значит 1b<1a\frac{1}{b} < \frac{1}{a}.
Подробный ответ:
а) Пусть aa и bb — положительные числа, и a<ba < b. Необходимо сравнить 1a\frac{1}{a} и 1b\frac{1}{b}.
Из условия a<ba < b, вычитаем aa из обеих сторон неравенства:
b−a>0b — a > 0
Так как b>ab > a и оба числа положительные, разность b−ab — a обязательно больше нуля.
Далее, умножим обе части неравенства b−a>0b — a > 0 на положительное число abab (так как a>0a > 0 и b>0b > 0, произведение abab также положительно):
(b−a)⋅1ab>0(b — a) \cdot \frac{1}{ab} > 0
Это утверждение очевидно, так как обе части произведения положительные, значит, вся дробь b−aab\frac{b — a}{ab} положительна.
Теперь преобразуем дробь b−aab\frac{b — a}{ab}:
bab−aab=1a−1b\frac{b}{ab} — \frac{a}{ab} = \frac{1}{a} — \frac{1}{b}
Мы видим, что разность bab−aab\frac{b}{ab} — \frac{a}{ab} преобразуется в разницу двух дробей 1a\frac{1}{a} и 1b\frac{1}{b}.
Так как дробь b−aab>0\frac{b — a}{ab} > 0, то и разность 1a−1b>0\frac{1}{a} — \frac{1}{b} > 0, что в свою очередь означает, что:
1a>1b\frac{1}{a} > \frac{1}{b}
Таким образом, для положительных чисел aa и bb, при a<ba < b, выполняется неравенство 1a>1b\frac{1}{a} > \frac{1}{b}.
б) Пусть aa и bb — отрицательные числа, и a<ba < b. Необходимо сравнить 1a\frac{1}{a} и 1b\frac{1}{b}.
Из условия a<ba < b, вычитаем bb из обеих сторон:
a−b<0a — b < 0
Так как a<ba < b, разность a−ba — b обязательно меньше нуля.
Умножаем обе части неравенства a−b<0a — b < 0 на положительное число abab (так как a<0a < 0 и b<0b < 0, произведение abab положительно):
(a−b)⋅1ab<0(a — b) \cdot \frac{1}{ab} < 0
Это утверждение очевидно, так как обе части произведения отрицательны, значит, дробь a−bab\frac{a — b}{ab} отрицательна.
Преобразуем дробь a−bab\frac{a — b}{ab}:
aab−bab=1b−1a\frac{a}{ab} — \frac{b}{ab} = \frac{1}{b} — \frac{1}{a}
Мы видим, что разность aab−bab\frac{a}{ab} — \frac{b}{ab} преобразуется в разницу двух дробей 1b\frac{1}{b} и 1a\frac{1}{a}.
Так как дробь a−bab<0\frac{a — b}{ab} < 0, то и разность 1b−1a<0\frac{1}{b} — \frac{1}{a} < 0, что в свою очередь означает, что:
1b<1a\frac{1}{b} < \frac{1}{a}
Таким образом, для отрицательных чисел aa и bb, при a<ba < b, выполняется неравенство 1b<1a\frac{1}{b} < \frac{1}{a}.