解答

証明は m に関する数学的帰納法で行う。
すでに m = 2, m= 3 のときは示してある。
一般の証明の前に、証明の例として
m ≤ 4 のとき成り立つと仮定して
m = 5 の時も成り立つことを示そう。

φ = a15 + a25 + a35 + a45 + a55  とおく
帰納法の仮定より次を得る。
a15 + a25 + a35 + a45 ≥ a1a2a3a4 (a1+a2+a3+a4)
a15 + a25 + a35 + a55 ≥ a1a2a3a5 (a1+a2+a3+a5)
a15 + a25 + a45 + a55 ≥ a1a2a4a5 (a1+a2+a4+a5)
a15 + a35 + a45 + a55 ≥ a1a3a4a5 (a1+a3+a4+a5)
a25 + a35 + a45 + a55 ≥ a2a3a4a5 (a2+a3+a4+a5)
右辺に出てくる項を二つづつ組み合わせて
a12a2a3a4 +a2a3a4a52 ≥ 2a1a2a3a4a5
a1a22a3a4 +a1a3a4a52 ≥ 2a1a2a3a4a5
a1a2a32a4 +a1a2a4a52 ≥ 2a1a2a3a4a5
a1a2a3a42 +a1a2a3a52 ≥ 2a1a2a3a4a5
a12a2a3a5 +a2a3a42a5 ≥ 2a1a2a3a4a5
a1a22a3a5 +a1a3a42a5 ≥ 2a1a2a3a4a5
a1a2a32a5 +a1a2a42a5 ≥ 2a1a2a3a4a5
a12a2a4a5 +a2a32a4a5 ≥ 2a1a2a3a4a5
a1a22a4a5 +a1a32a4a5 ≥ 2a1a2a3a4a5
a12a3a4a5 +a22a3a4a5 ≥ 2a1a2a3a4a5
を得る、これらより
4φ ≥ 20a1a2a3a4a5 つまり
φ ≥ 5a1a2a3a4a5  を得る。
(等号条件もうまく行く)。

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