均值的指数不等式

多林·马吉达努,
2016年2月4日

我们证明了指数之间的优雅不等式算术$\显示样式A_n=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n} a_n(名词),\;$几何的$\显示样式G_n=\sqrt[n]{\prod_{i=1}^{n} a_n(名词)},\;$ 以及谐波$\显示样式H_n=\frac{n}{\sum_{i=1}^{n}\显示样式\frac{1}{a_n}}\;$指:

均值的指数不等式

证明

考虑函数$f:\;(0,\infty\rightarrow\mathbb{R},\;$$f(x)=x^{\显示样式\frac{1}{x}}。\;$因为$f'(x)=x^{\displaystyle\frac{1}{x} -2个}(1-\ln x),\;$对于$x\gt e,\;$我们有$f'(x)\lt 0.\;$因此,函数$f\;$严格按照$(e,\infty)递减。\$此外,

$\min\{a_i\}_{i=1}^{n}\le a_n\le G_n\le H_n\le \ max\{a_i\}_{i=1}^{n}$

因此,对于$a_1、a_2、\ldots、a_n\ge e、\;$$f(A_n)\le f(G_n)\ le f(H_n),\;$即。,

$A_n^{\显示样式\frac{1}{A_n}}\le G_n^{\displaystyle\frac{1'{G_n}}\ le H_n^{显示样式\frac{1{H_n}}$

通过将不等式提高到$A_nG_nH_n\;$的幂我们得到了期望的不等式。$a_1、a_2、\ldots、a_n\le e的情况类似。

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