几个重要不等式的证明
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,当且仅当b i=l a i(1£i£n)时取等号
柯西不等式的几种变形形式
1.设a iÎR,b i>0 (i=1,2,…,n)则,当且仅当b i=l a i(1£i£n)时取等号
2.设a i,b i同号且不为零(i=1,2,…,n),则,当且仅当b1=b2=…=b n时取等号例1.已知a1,a2,a3,…,a n,b1,b2,…,b n为正数,求证:
证明:左边=
例2.对实数a1,a2,…,a n,求证:
证明:左边=
例3.在DABC中,设其各边长为a,b,c,外接圆半径为R,求证:
证明:左边³
例4.设a,b,c为正数,且a+b+c=1,求证:
证明:左边=
³
=
=
例5.若n是不小于2的正整数,试证:
证明:
所以求证式等价于
由柯西不等式有
于是:
又由柯西不等式有
<
例6.设x1,x2,…,x n都是正数(n³2)且,求证:
证明:不等式左端即 (1)
∵,取,则(2) 由柯西不等式有 (3)
及
综合(1)、(2)、(3)、(4)式得:
三、排序不等式
设a1£a2£…£a n,b1£b2£…£b n;r1,r2,…,r n是1,2,…,n的任一排列,则有:
a1b n+ a2b n-1+…+ a n b1£a1b r1+ a2b r2+…+ a n b rn£ a1b1+ a2b2+…+ a n b n
反序和£乱序和£同序和
例1.对a,b,cÎR+,比较a3+b3+c3与a2b+b2c+c2a的大小
解:取两组数a,b,c;a2,b2,c2,则有a3+b3+c3³a2b+b2c+c2a
例2.正实数a1,a2,…,a n的任一排列为a1/,a2/,…a n/,则有
证明:取两组数a1,a2,…,a n;
其反序和为,原不等式的左边为乱序和,有例3.已知a,b,cÎR+求证:
证明:不妨设a³b³c>0,则>0且a12³b12³c12>0
则
例4.设a1,a2,…,a n是1,2,…,n的一个排列,求证:
证明:设b1,b2,…,b n-1是a1,a2,…,a n-1的一个排列,且b1 c1,c2,…,c n-1是a2,a3,…,a n的一个排列,且c1 则且b1³1,b2³2,…,b n-1³n-1;c1£2,c2£3,…,c n-1£n 利用排序不等式有: 例5.设a,b,cÎR+,求证: 证明:不妨设a³b³c,则,a2³b2³c2>0 由排序不等式有: 两式相加得 又因为:a3³b3³c3>0, 故 两式相加得 例6.切比雪不等式:若a1£a2£…£a n且b1£b2£…£b n,则 a1£a2£…£a n且b1³b2³…³b n,则 证明:由排序不等式有: a1b1+a2b2+…+a n b n= a1b1+a2b2+…+a n b n a1b1+a2b2+…+a n b n³ a1b2+a2b3+…+a n b1 a1b1+a2b2+…+a n b n³ a1b3+a2b4+…+a n b2 ………………………………………… a1b1+a2b2+…+a n b n³ a1b n+a2b1+…+a n b n-1 将以上式子相加得: n(a1b1+a2b2+…+a n b n)³ a1(b1+b2+…+b n)+ a2(b1+b2+…+b n)+…+ a n(b1+b2+…+b n) ∴