内容发布更新时间 : 2024/12/26 1:40:38星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
常用均值不等式及证明证明
概念: 1、调和平均数: Hn?n?111???a?a???a??2n??11n 2、几何平均数: Gn??a1a2?an?n 3、算术平均数: An??a1?a2???an? 4、平方平均数: 这四种平均数满足Hn?Gn?Qn?222a1?a2???ann An?Qn
?、an a1、a2、?R?,当且仅当a1?a2???an时取“=”号
1rrrr?a1??a2???an?均值不等式的一般形式:设函数D?x???n??(当 r?0时); D?x???a1a2?an?1n(当r?0时)(即
D?0???a1a2?a1n则有:当r=-1、1、0、2注意到Hn≤Gn≤An≤Qn n?仅是上述不等式的特殊情形,即D(-1)≤D(0)≤D(1)≤D(2) 由以上简化,有一个简单结论,中学常用
a?ba2?b2?ab??22?11?????ab?2 均值不等式的变形:
(1)对实数a,b,有a222?b2?2ab (当且仅当a=b时取“=”号), a,b?0?2ab
(2)对非负实数a,b,有a?b?2ab?0,即?a?b??2ab?0 (3)对负实数a,b,有 (4)对实数a,b,有
a?b?-2ab?0 a?a-b??b?a-b?
a2?b2?2ab?0
(5)对非负实数a,b,有
22a?b2?2ab (6)对实数a,b,有a?b?22a?b?c222 (7)对实数a,b,c,有a?b?c?3
(8)对实数a,b,c,有
a2?b2?c2?ab?bc?ac23?a?b?22a?ab?b? (9)对非负数a,b,有4 a?b?c3?abc (10)对实数a,b,c,有
3均值不等式的证明:
方法很多,数学归纳法(第一或反向归纳)、拉格朗日乘数法、琴生不等式法、排序
不等式法、柯西不等式法等等
用数学归纳法证明,需要一个辅助结论。
引理:设A≥0,B≥0,则?A?B??An?nA?n-1?B
n注:引理的正确性较明显,条件A≥0,B≥0可以弱化为A≥0,A+B≥0 (用数学归纳法)。 原题等价于: ?a1?a2???an????a1a2?an n??n 当n=2时易证;
假设当n=k时命题成立,即
?a1?a2???ak? ???a1a2?ak k??那么当n=k+1时,不妨设ak?1是则 设
ka1,a2,?,ak?1中最大者,
kak?1?a1?a2???ak?1 s?a1?a2???ak
?a1?a2???ak?1???k?1?? k?1?skak?1-s???????kkk?1??k?1??s????k?k?1?s???k?1????kak?1-s??k?k?k?1?kk 用引理 ?s????ak?1?a1a2?ak?1 ?k?用归纳假设
下面介绍个好理解的方法 琴生不等式法
琴生不等式:上凸函数f?x?,x1,x2,?,xn是函数f?x?在区间(a,b)内的任意n个点,
则有: ?x?x???xn?f?x1??f?x2???f?xn?f?12?? nn?? 设f?x??lnx,f?x?为上凸增函数 所以,
?x1?x2???xn?lnx1?lnx2???lnxnln???nn?? ?ln?x1x2?xn?1n 即 1x1?x2???xn??x1x2?xn?n n在圆中用射影定理证明(半径不小于半弦)