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均值不等式證明的推導方法

證明 閱讀(1.26W)

均值不等式是數學的公式,這類的公式是怎麼證明的呢?證明的過程是怎樣的呢?下面就是本站小編給大家整理的均值不等式證明內容,希望大家喜歡。

均值不等式證明的推導方法

  均值不等式證明方法一

已知x,y為正實數,且x+y=1 求證

xy+1/xy≥17/4

1=x+y≥2√(xy)

得xy≤1/4

而xy+1/xy≥2

當且僅當xy=1/xy時取等

也就是xy=1時

畫出xy+1/xy影象得

01時,單調增

而xy≤1/4

∴xy+1/xy≥(1/4)+1/(1/4)=4+1/4=17/4

得證

繼續追問:

拜託,用單調性誰不會,讓你用均值定理來證

補充回答:

我真不明白我上面的`方法為什麼不是用均值不等式證的

  均值不等式證明方法二

證xy+1/xy≥17/4

即證4(xy)²-17xy+4≥0

即證(4xy-1)(xy-4)≥0

即證xy≥4,xy≤1/4

而x,y∈R+,x+y=1

顯然xy≥4不可能成立

∵1=x+y≥2√(xy)

∴xy≤1/4,得證

∵同理0

xy+1/xy-17/4

=(4x²y²-4-17xy)/4xy

=(1-4xy)(4-xy)/4xy

≥0

∴xy+1/xy≥17/4

  均值不等式證明方法三

已知a>b>c,求證:1/(a-b)+1/(b-c)+1/(c-a)>0

a-c=(a-b)+(b-c)≥2√(a-b)*(b-c)

於是c-a≤-2√(a-b)*(b-c)<0

即:1/(c-a)≥-1/【2√(a-b)*(b-c)】

那麼

1/(a-b)+1/(b-c)+1/(c-a)

≥1/(a-b)+1/(b-c)-1/【2√(a-b)*(b-c)】

≥2/【√(a-b)*(b-c)】-1/【2√(a-b)*(b-c)】=(3/2)/【2√(a-b)*(b-c)】>0

三、

1、調和平均數:Hn=n/(1/a1+1/a2+...+1/an) 2、幾何平均數:Gn=()^(1/n) 3、算術平均數:An=(a1+a2+...+an)/n 4、平方平均數:Qn=√ (a1^2+a2^2+...+an^2)/n 這四種平均數滿足Hn≤Gn≤An≤Qn 的式子即為均值不等式。

概念:

1、調和平均數:Hn=n/(1/a1+1/a2+...+1/an)

2、幾何平均數:Gn=()^(1/n)

3、算術平均數:An=(a1+a2+...+an)/n

4、平方平均數:Qn=√ [(a1^2+a2^2+...+an^2)/n]

這四種平均數滿足Hn≤Gn≤An≤Qn

a1、a2、… 、an∈R +,當且僅當a1=a2= … =an時勸=”號

均值不等式的一般形式:設函式D(r)=[(a1^r+a2^r+^r)/n]^(1/r)(當r不等於0時);

()^(1/n)(當r=0時)(即D(0)=()^(1/n))

則有:當r注意到Hn≤Gn≤An≤Qn僅是上述不等式的特殊情形,即D(-1)≤D(0)≤D(1)≤D(2)

由以上簡化,有一個簡單結論,中學常用2/(1/a+1/b)≤√ab≤(a+b)/2≤√[(a^2+b^2)/2]

方法很多,數學歸納法(第一或反向歸納)、拉格朗日乘數法、琴生不等式法、排序不等式法、柯西不等式法等等

用數學歸納法證明,需要一個輔助結論。

引理:設A≥0,B≥0,則(A+B)^n≥A^n+nA^(n-1)B。

注:引理的正確性較明顯,條件A≥0,B≥0可以弱化為A≥0,A+B≥0,有興趣同學可以想想如何證明(用數學歸納法)。

原題等價於:((a1+a2+…+an )/n)^n≥a1a2…an。

當n=2時易證;

假設當n=k時命題成立,即

((a1+a2+…+ak )/k)^k≥a1a2…ak。那麼當n=k+1時,不妨設a(k+1)是a1,a2 ,…,a(k+1)中最大者,則

k a(k+1)≥a1+a2+…+ak。

設s=a1+a2+…+ak,

{[a1+a2+…+a(k+1)]/(k+1)}^(k+1)

={s/k+[k a(k+1)-s]/[k(k+1)]}^(k+1)

≥(s/k)^(k+1)+(k+1)(s/k)^k[k a(k+1)-s]/k(k+1) 用引理

=(s/k)^k* a(k+1)

≥a1a2…a(k+1)。用歸納假設