AM-GM不等式的推广:再看

其他地方我通过归纳法证明了从两个术语的算术平均值-几何平均值不等式开始,一个不等式等价于以下不等式——一个稍微更一般的不等式:

对于正的\(a,x{1},x{2},\ldots\,x_{n}\),例如\(x{1{+x{2{+\ldots+x{n}=a\),

\(x)_{1} x个_{2} +x个_{2} x个_{3} +x_{3} x个_{4} +\ldots+x_{n-1}x_{n} {a^2}{4}。)

在这里,我提供了一个可爱而有见地的证据,它根本没有提到AM-GM不等式;它是基于抛物线的一个众所周知的性质。

引理

对于任何\(a,x\),

\(x(a-x)\le\frac{a^{2}}{4}。)

证明

抛物线(f(x)=x(a-x))有两个根(x=0\)和(x=a\);在两者之间,(x=frac{a}{2})是其对称轴。这是函数达到最大值的地方:\(f(x)\lef(\frac{a}{2})=\frac}a^2}{4}\)。

这个命题的证明是基于一个巧妙的观察,即手边总和中的项都是两个因素的乘积:一个是奇数,另一个是偶数。定义

\(x=x{1}+x{3}+x}5}+\ldots\)。

(总和包含所有不超过n的奇数指数)那么

\(a-x=x{2}+x{4}+x}6}+\ldots\)。

现在,很明显

\(x(a-x)\ge x_{1} x个_{2} +x个_{2} x个_{3} +x个_{3} x个_{4} +\ldots+x_{n-1}x_{n} \)

因为左侧包含右侧的所有术语以及更多术语。

变量和为约束的不等式

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