stelsel gelijkheden oplossen

Opgave - JBaMO 2008 dag 1 vraag 1

Vind alle oplossingen $(a,b,c,d) \in \mathbb R^4$ voor $\left\{\begin{array}{cc}a+b+c+d = 20,\\ ab+ac+ad+bc+bd+cd = 150.\end{array}\right.$

Oplossing

$(a+b+c+d)^2=a^2+b^2+c^2+d^2+2(ab+ac+ad+bc+bd+cd)$
De gegevens invullen: $20^2=a^2+b^2+c^2+d^2+300$ zodat $a^2+b^2+c^2+d^2=100$
Cauchy-Schwarz: $(a^2+b^2+c^2+d^2)(1+1+1+1)\geq (a+b+c+d)^2$
Het gegeven en de vergelijking hierboven invullen: $100\cdot 4\geq 400$
Hier treedt echter gelijkheid op, dus moet $a=b=c=d$.
Dit invullen in de vergelijking geeft ons de enige oplossing $\{5,5,5,5\}$

$\square$