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数学均值不等式的证明方法

时间:2021-11-24 08:22:24 证明大全 我要投稿

数学均值不等式的证明方法

  均值不等式是数学的公式,经常拿来证明一些题目的。下面就是百分网小编给大家整理的均值不等式的证明内容,希望大家喜欢。

数学均值不等式的证明方法

  均值不等式的证明方法一

  设a1,a2,a3...an是n个正实数,求证(a1+a2+a3+...+an)/n≥n次√(a1*a2*a3*...*an).要简单的详细过程,谢谢!!!!

  你会用到均值不等式推广的证明,估计是搞竞赛的把

  对n做反向数学归纳法

  首先

  归纳n=2^k的情况

  k=1 。。。

  k成立 k+1 。。。

  这些都很简单的用a+b>=√(ab) 可以证明得到

  关键是下面的反向数学归纳法

  如果n成立 对n-1,

  你令an=(n-1)次√(a1a2...a(n-1)

  然后代到已经成立的n的式子里,整理下就可以得到n-1也成立。

  所以得证

  均值不等式的证明方法二

  =2^k中k是什么范围

  k是正整数

  第一步先去归纳2,4,8,16,32 ... 这种2的k次方的数

  一般的数学归纳法是知道n成立时,去证明比n大的'时候也成立。

  而反向数学归纳法是在知道n成立的前提下,对比n小的数进行归纳,

  指“平方平均”大于“算术平均”大于“几何平均”大于“调和平均”

  我记得好像有两种几何证法,一种三角证法,一种代数证法。

  请赐教!

  sqrt{[(a1)^2+(a2)^2+..(an)^2/n]}≥(a1+a2+..an)/n≥n次根号(a1a2a3..an)≥n/(1/a1+1/a2+..+1/an)

  证明:

  1.sqrt(((a1)^2+(a2)^2+..(an)^2)/n)≥(a1+a2+..an)/n

  两边平方,即证 ((a1)^2+(a2)^2+..(an)^2)≥(a1+a2+..an)^2/n

  均值不等式的证明方法三

  (1) 如果你知道柯西不等式的一个变式,直接代入就可以了:

  柯西不等式变式:

  a1^2/b1 + a2^2/b2 +...an^2/bn ≥(a1+a2+...an)^2/(b1+b2...+bn)

  当且仅当a1/b1=a2/b2=...=an/bn是等号成立

  只要令b1=b2=...=bn=1,代入即可

  (2)柯西不等式

  (a1^2 + a2^2 +...an^2)*(b1+b2...+bn)≥(a1b1+a2b2+...anbn)^2

  [竞赛书上都有证明:空间向量法;二次函数法;是赫尔德不等式的特例]

  2.(a1+a2+..an)/n≥n次根号(a1a2a3..an)

  (1)琴生不等式: 若f(x)在定义域内是凸函数,则nf((x1+x2+...xn)/n)≥f(x1)+f(x2)+...f(xn)

  令f(x)=lgx 显然,lgx在定义域内是凸函数[判断凸函数的方法是二阶导数<0,或从图象上直接观察]

  nf((x1+x2+...xn)/n)=nlg[(a1+a2+..an)/n]≥

  f(x1)+f(x2)+...f(xn)=lga1+lga2+lga3...lgan=lga1*a2..an

  也即 lg[(a1+a2+..an)/n]≥1/n(lga1a2a3...an)=lg(a1a2a...an)^(1/n)=lgn次根号(a1a2..an)

  f(x)在定义域内单调递增,所以(a1+a2+..an)/n≥n次根号(a1a2..an)

  (2)原不等式即证:a1^n+a2^n+...an^n≥na1a2a3...an

  先证明a^n+b^n≥a^(n-1)b+b^(n-1)a 做差 (a-b)(a^(n-1)-b^(n-1))[同号]≥0

  2*(a1^n+a2^n+...an^n)≥a1^(n-1)a2+a2^(n-1)a1+a2^(n-1)a3+a3^(n-1)a2...an^(n-1)a1+a1^a(n-1)an

  =a2(a1^(n-1)+a3^(n-1))+a3(a2^(n-1)+a4^(n-1))...

  ≥a2a1^(n-2)a3+a2a3^(n-2)a1+...[重复操作n次]≥...≥2na1a2...an

  即a1^n+a2^n+...an^n≥na1a2a3...an

  (3)数学归纳法:但要用到 (1+x)^n>1+nx这个不等式,不予介绍

  3.n次根号(a1a2a3..an)≥n/(1/a1+1/a2+..+1/an)

  原不等式即证:n次根号(a1a2a3..an)*(1/a1+1/a2+..+1/an)≥n

  左边=n次根号[a2a3..an/a1^(n-1)]+n次根号+[a1a3a4..an/a2(n-1)]+n次根号[a1a2a4...an/a3^(n-1)]+...n次根号[a1a2a3...a(n-1)/an^(n-1)]

  由2得 和≥n*n次根号(它们的积) 所以左边≥n*n次根号(1)=n

  所以(a1a2a3..an)≥n/(1/a1+1/a2+..+1/an)

  证毕


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