Das stimmt so allgemein doch gar nicht!
Gegenbeispiel:
Die Zahl 6 liegt nun jedoch nicht zwischen -3 und -12.
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Ich gehe mal davon aus, dass du von positiven Zahlen als Faktoren ausgehst. Also...
====== Behauptung ======
Für alle a, b ∈ ℝ mit a > 0 und b > 0 ist entweder...
- a < √(a ⋅ b) < b [nämlich dann, wenn a < b ist]
- a = √(a ⋅ b) = b [nämlich dann, wenn a = b ist]
- a > √(a ⋅ b) > b [nämlich dann, wenn a > b ist]
====== Zwischenbemerkung ======
Ich setze als bekannt voraus, dass die reelle Quadratwurzelfunktion streng monoton steigend ist. D.h. für alle nicht-negativen reellen Zahlen a, b mit a < b gilt √(a) < √(b). [Bei kleinerem Radikanden ist auch der Wurzelwert kleiner.] Und auch die Multiplikation mit einer
====== Beweis der Behauptung ======
------ 1. Fall: a < b ------
[Bei Multiplikation mit einer positiven Zahl, hier b, bleibt die Ordnungsrelation erhalten. (Verträglichkeit der totalen Ordnung der reellen Zahlen mit der Multiplikation)]
[Beim Ziehen der Quadratwurzel heben sich Quadrieren und Wurzelziehen auf der rechten Seite gegenseitig auf. Außerdem geht hier ein, dass a und b positiv sind, damit auf der linken Seite dann √(a ⋅ b) überhaupt definiert ist und auf der rechten Seite b statt |b| übrig bleibt. Da die Quadratwurzelfunktion streng monoton steigend ist, bleibt die Ordnungsrelation erhalten.]
Analog dazu erhält man andererseits (Multiplikation mit a, dann Quadratwurzel ziehen)...
Und damit folgt dann...
------ 2. Fall: a = b ------
In diesem Fall erhält man...
------ 3. Fall: a > b ------
Der Beweis erfolgt im Grunde wie im 1. Fall nur mit vertauschter Benennung von a und b.
====== Anschaulichere Erklärung ======
Da die Quadratwurzel so quasi immer zwischen den beiden Faktoren a, b liegt, spricht man bei √(a ⋅ b) übrigens auch von einem „geometrischen Mittelwert“.
Warum „geometrisch“? Das hat ein wenig mit der folgenden geometrischen Veranschaulichung zu tun...
Man hat ein Rechteck mit den Seitenlängen a und b. Nun möchte man ein Quadrat finden, welches den gleichen Flächeninhalt hat. Wie groß ist die Seitenlänge dieses Quadrats? Antwort: Die Seitenlänge entspricht dem geometrischen Mittelwert √(a ⋅ b).
Und da hast du dann evtl. auch eine etwas anschaulichere Erklärung... Wenn das Rechteck noch kein Quadrat ist, muss man auf der einen Seite etwas wegnehmen (→ Quadratseitenlänge kleiner als längere Rechteckseitenlänge) und auf der anderen Seite etwas hinzufügen (→ Quadratseitenlänge größer als kürzere Rechteckseitenlänge), um ein Quadrat mit gleichem Flächeninhalt zu erhalten.