Давайте рассмотрим выражение ( \frac{2}{3 + b^2} - \frac{12}{b^4 - 9} - \frac{2}{3 - b^2} ) и докажем, что его значение положительно для всех допустимых значений переменной ( b ).
Для начала упростим это выражение. Обратим внимание на знаменатель второго дробного члена:
[ b^4 - 9 = (b^2)^2 - 3^2 = (b^2 - 3)(b^2 + 3). ]
Теперь перепишем наше выражение, используя этот результат:
[ \frac{2}{3 + b^2} - \frac{12}{(b^2 - 3)(b^2 + 3)} - \frac{2}{3 - b^2}. ]
Объединим дроби, чтобы упростить выражение. Для этого найдем общий знаменатель:
[ \frac{2}{3 + b^2} - \frac{12}{(b^2 - 3)(b^2 + 3)} - \frac{2}{3 - b^2} = \frac{2(3 - b^2) - 12 - 2(3 + b^2)}{(3 + b^2)(b^2 - 3)}. ]
Теперь упростим числитель:
[ 2(3 - b^2) - 12 - 2(3 + b^2) = 6 - 2b^2 - 12 - 6 - 2b^2 = -4b^2 - 12. ]
Таким образом, наше выражение становится:
[ \frac{-4b^2 - 12}{(3 + b^2)(b^2 - 3)}. ]
Перепишем числитель как:
[ -4(b^2 + 3). ]
Теперь наше выражение имеет вид:
[ \frac{-4(b^2 + 3)}{(3 + b^2)(b^2 - 3)}. ]
Обратите внимание, что числитель и один из множителей в знаменателе одинаковы, что позволяет нам сократить дробь:
[ \frac{-4(b^2 + 3)}{(b^2 + 3)(b^2 - 3)} = \frac{-4}{b^2 - 3}. ]
Теперь рассмотрим знак выражения ( \frac{-4}{b^2 - 3} ):
- При ( b^2 > 3 ), знаменатель ( b^2 - 3 ) положителен, а числитель отрицателен. Следовательно, ( \frac{-4}{b^2 - 3} ) отрицателен.
- При ( b^2 < 3 ), знаменатель ( b^2 - 3 ) отрицателен, а числитель отрицателен. Следовательно, ( \frac{-4}{b^2 - 3} ) положителен.
- При ( b^2 = 3 ) знаменатель равен нулю, и выражение не определено.
Следовательно, ( \frac{-4}{b^2 - 3} ) положительно при ( b^2 < 3 ), и отрицательно при ( b^2 > 3 ). Таким образом, наше исходное выражение положительно только при ( b^2 < 3 ), что противоречит цели доказать его положительность при всех допустимых значениях переменной.
Таким образом, наше выражение не является положительным для всех допустимых значений переменной ( b ).