Disuguaglianza di Ono

In matematica, la disuguaglianza di Ono è un teorema sui triangoli. Esso afferma che per ogni triangolo acutangolo di lati a, b e c e superficie A vale la seguente disuguaglianza:

${\displaystyle 27\left({a^{2}+b^{2}-c^{2}}\right)^{2}\left({a^{2}+c^{2}-b^{2}}\right)^{2}\left({b^{2}+c^{2}-a^{2}}\right)^{2}\leq \left({4A}\right)^{6}}$

L'uguaglianza vale se il triangolo è equilatero.

T. Ono propose questa disuguaglianza nel 1914, chiedendo se fosse vera per qualunque triangolo. Questa congettura fu smentita da G. Quijano nel 1915, ma fu dimostrata per i triangoli acuti (incluso quello rettangolo) da F. Balitrand nel 1916.

Un semplice controesempio alla congettura di Ono è a = 3/4, b = 1/2, c = 1.

Dimostrazione

Supponiamo che il triangolo non sia ottusangolo, quindi abbia tutti gli angoli minori o uguali all'angolo retto. Sia γ l'angolo opposto al lato ${\displaystyle c}$. Per il teorema del coseno a² +b² − c² = 2ab cosγ. Per l'ipotesi, il coseno di γ è positivo (o al più nullo), e quindi a² +b² − c² ≥ 0. Analogamente si dimostra che b² +c² − a² ≥ 0 e c² +a² − b² ≥ 0.

Sia ${\displaystyle f(x,y,z)}$ la funzione

${\displaystyle f(x,y,z)=\left({\left({x^{2}-z^{2}}\right)^{2}+y^{2}\left({x^{2}-2y^{2}+z^{2}}\right)}\right)^{2}+15\left({x-z}\right)^{2}\left({x+z}\right)^{2}\left({z^{2}+x^{2}-y^{2}}\right)^{2}}$

Essa è sempre non-negativa ed è uguale a 0 solo per ${\displaystyle x=y=z}$.

Applicando la formula di Erone e svolgendo i calcoli si verifica che:

${\displaystyle \left({4A}\right)^{6}-27\left({a^{2}+b^{2}-c^{2}}\right)^{2}\left({b^{2}+c^{2}-a^{2}}\right)^{2}\left({c^{2}+a^{2}-b^{2}}\right)^{2}=}$

${\displaystyle =f(a,b,c)\left({a^{2}+b^{2}-c^{2}}\right)\left({b^{2}+c^{2}-a^{2}}\right)+f(c,a,b)\left({c^{2}+a^{2}-b^{2}}\right)\left({a^{2}+b^{2}-c^{2}}\right)+}$

${\displaystyle +f(b,c,a)\left({b^{2}+c^{2}-a^{2}}\right)\left({c^{2}+a^{2}-b^{2}}\right)\geq 0}$

con l'uguaglianza se e solo se ${\displaystyle a=b=c}$. Ciò conclude la dimostrazione.

Bibliografia

• F. Balitrand, Problem 4417, in Intermed. Math., vol. 23, 1916, pp. 86–87.
• T. Ono, Problem 4417, in Intermed. Math., vol. 21, 1914, p. 146.
• G. Quijano, Problem 4417, in Intermed. Math., vol. 22, 1915, p. 66.

• Dragoslav S. Mitrinović, Josip E. Pečarić; Vladimir Volenec, Recent Advances in Geometric Inequalities, Kluwer Academic Publishers, 1989, pp. 240–241, ISBN 90-277-2565-9.

Collegamenti esterni

• (EN) La disuguaglianza di Ono, su MathWorld.

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