積分形式的詹森不等式 均值不等式及其積分形式

2021-10-13 02:14:42 字數 631 閱讀 6374

摘要:本文將給出均值不等式的簡要證明並推導出其積分形式。

先給出幾個定義。

其中則有平均值不等式:

用語言描述即是調和平均數不超過幾何平均數,幾何平均數不超過算數平均數,算數平均數不超過平方平均數。

其積分形式如下:

則有:均值不等式的證明方法有很多,可以使用數學歸納法、柯西不等式法、拉格朗日乘數法、琴生不等式法、排序不等式法等。

其二維形式,就是最常見的基本不等式:

其推導只需看下面兩個不證自明的圖形即可:

我們只講乙個課本中很少講到的柯西歸納法來證明算術-幾何平均值不等式。

下面我們著重講解使用定積分定義法來證明其積分形式。

證明:先證

因為所以

所以由定積分定義,即:

再證因為

兩邊取對數:

所以由定積分定義:

即:同理可證

均值不等式的積分形式證畢。

在最後,我們順便說一下柯西不等式的積分形式:

證明與上面的方法如出一轍。

總結:均值不等式在不等式的證明上應用十分廣泛,本文給出了其積分形式,並應用了一種用定積分定義的方式來證明積分形式的不等式,這種方法可以推廣到一般形式,即可以通過已知的離散形式的不等式來證明與其相似形式的定積分不等式,反之亦然。

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