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笔记: 一些常用不等式

这是一些常用到的不等式,和大概的证明方法.部分方法很重要.

Bernoulli 不等式

h>-1, n\in \mathbb{N}_{+}, 则
(1+h)^{n}\geqslant 1+nh.
其中当 n>1 时等号成立的充分必要条件h=0.

将其推广为双参数形式: 令 h=\frac{B}{A}, A\neq 0A+B>0, 则
(A+B)^{n}\geqslant A^{n}+nA^{n-1}B.
n>1 时等号成立的充分必要条件B=0

说明: 这个不等式的证明, 只需要将 (1+h)^{n}-1 进行因式分解并讨论就可以了.

均值不等式

a_{1}, a_{2}, \cdots, a_{n}n非负实数, 则成立不等式
\frac{a_{1}+ a_{2}+ \cdots+ a_{n}}{n} \geqslant \sqrt[n]{a_{1} a_{2} \cdots a_{n}}
其中等号成立的充分必要条件是 a_{1}= a_{2}= \cdots= a_{n}.

说明: 均值不等式有多种证明方法,其中一种很有趣的方法是使用 Cauchy 于 1897 年给出的利用向前向后(Forward and Backward)数学归纳法.

Cauchy 不等式

对于实数 a_{1}, a_{2}, \cdots, a_{n}b_{1}, b_{2}, \cdots, b_{n} 成立
\left| \sum_{i=1}^{n} {a_{i} b_{i} } \right| \leqslant \sqrt{\sum_{i=1}^{n}{a_{i}^{2}}}\sqrt{\sum_{i=1}^{n}{b_{i}^{2}}}.
式中等号成立的充分必要条件为, 这两个序列成比例.

说明: 构造法证明. 引入变量 x\in \mathbb{R}^{1}, 构造二次三项式 \sum_{i=1}^{n}(xa_{i}-b_{i})^2, 利用根判别式得到结果. 利用柯西不等式, 可以得到以下闵可夫斯基不等式:

Minkovwski 不等式

对于实数 a_{1}, a_{2}, \cdots, a_{n}b_{1}, b_{2}, \cdots, b_{n} 成立
\left[ \sum_{i=1}^{n}{(a_{i}+b_{i})^{2}}\right]^{\frac{1}{2}} \leqslant \left(\sum_{i=1}^{n}{a_{i}^{2}}\right)^{\frac{1}{2}}+\left(\sum_{i=1}^{n}{b_{i}^{2}}\right)^{\frac{1}{2}}.

作者

Zengfk

发布于

2017-06-28

更新于

2021-12-21

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