Se notează cu a numărul rațional
și se consideră un număr natural k diferit de zero.
Demonstrați că:
a)

b)

c)

Rezolvare:
a) Pentru a demonstra această egalitate observăm că numitorul comun al fracțiilor este k(k+1) și amplificăm fracțiile din partea stângă, prima cu (k+1) și a doua cu k. Făcând calculele se obține fracția din partea dreaptă.
Reținem de aici că fracția din dreapta, care este o fracție cu numărător 1 și numitor un produs de două numere consecutive, o putem descompune în diferența a două fracții cu numărători 1 și numitori cele două numere consecutive! Foarte important!
b) Pentru a demonstra inegalitatea efectuăm înmulțirile, trecem termenii din stânga în partea dreaptă cu semn schimbat și apoi efectuăm scăderile.

, =>

Rezultatul k+1 > 0 este adevărat pentru orice k număr natural (numerele naturale sunt pozitive și prin adunarea numerelor pozitive se obține tot un număr pozitiv.
c) Pentru a demonstra inegalitatea cu modul ]ncepem prin a explicita acest modul:
În cazul I, la prima formă a modulului
inegalitatea arată astfel: 0,99 -
a < 1 =>
a > 0,99 -1 =>
a > -0,01 acest rezultat este adevărat deoarece, în forma în care este dat de problemă numărul rațional
a, el este o sumă de pătrate ale unor numere raționale. Deoarece întotdeauna un număr ridicat la pătrat este pozitiv și suma de pătrate are o valoare pozitivă.
În cazul II, la cea de-a doua formă a modulului
inegalitatea arată astfel:
a - 0,99 < 1 =>
a < 1,99
Pentru a demonstra că valoarea numărului rațional
a este întotdeauna mai mică de 1,99 ne folosim de expresiile demonstrate la punctele a și b ale problemei. Astfel, relația de la punctul b) o transformăm astfel încât să obținem răsturnatul fiecărui număr din inegalitate. Împărțim toată inegalitatea pe rând întâi prin membrul drept și apoi prin membrul stâng și efectuăm simplificările :
Apoi ne folosim și de relația de la punctul a) al problemei prin care o fracție cu numărător 1 și numitor un produs de două numere consecutive o putem descompune în diferența a două fracții cu numărători 1 și numitori cele două numere consecutive
Ne folosim de acestă inegalitate și dăm valori numărului natural k de la 1 până la 99 și scriem toate inegalitățile una sub cealaltă. Obținem următoarele:
Observăm că prin adunarea termenilor din partea stângă obținem expresia numărului rațional
a mai puțin numărul 1, iar prin adunarea termenilor din partea dreaptă se reduc doi câte doi termenii cu semn opus și rămân doar 1 - 1/100 . Adunăm atât în stânga cât și în dreapta numărul 1 și se obține:
Rezultatul este ceea ce cerea problema să demonstrăm pentru al doilea caz al modulului : a < 1,99.