הוכחת אי-שוויון המשולש

שלום לכולם,
כיצד עלי להוכיח את משפט אי-שוויון המשולש?

משפט: לכל a,b\in\mathbb{R} מתקיים |a+b|\leq |a|+|b|.

אשמח לעזרה עם ההוכחה.
תודה רבה :slight_smile:

כדי להוכיח את אי-שוויון המשולש, עלינו להוכיח טענת עזר.
טענת עזר: לכל a\in\mathbb{R} מתקיים |a|=\max\{a,-a\}.
הוכחת טענת עזר: נפריד למקרים לפי a:

  • אם a\geq 0 אז -a\leq 0 ולכן a\geq -a, כלומר |a|=a=\max\{a,-a\}.
  • אם a<0 אז -a>0 ולכן a<-a, כלומר |a|=-a=\max\{a,-a\}.

לפיכך השוויון |a|=\max\{a,-a\} מתקיים לכל a.

נחזור להוכחת אי-שוויון המשולש. ע"פ טענת העזר, נוכל להסיק כי מתקיים:

|a+b|=\max\{a+b,-(a+b)\}

לכן |a+b|=-(a+b) או |a+b|=a+b.
במקרה הראשון, מתקיים:

|a+b|=a+b\leq|a|+|b|

במקרה השני, מתקיים:

|a+b|=(-a)+(-b)\leq|-a|+|-b|=|a|+|b|

בכל מקרה, נוכל להסיק כי לכל a,b\in\mathbb{R} מתקיים:

|a+b|\leq|a|+|b|

כנדרש.