均值不等式证明

一、

已知x,y为正实数,且x+y=1 求证

xy+1/xy≥17/4

1=x+y≥2√(xy)

得xy≤1/4

而xy+1/xy≥2

当且仅当xy=1/xy时取等

也就是xy=1时

画出xy+1/xy图像得

01时,单调增

而xy≤1/4

∴xy+1/xy≥(1/4)+1/(1/4)=4+1/4=17/4

得证

继续追问:

拜托,用单调性谁不会,让你用均值定理来证

补充回答:

我真不明白我上面的方法为什么不是用均值不等式证的

法二:

证xy+1/xy≥17/4

即证4(xy)²-17xy+4≥0

即证(4xy-1)(xy-4)≥0

即证xy≥4,xy≤1/4

而x,y∈R+,x+y=1

显然xy≥4不可能成立

∵1=x+y≥2√(xy)

∴xy≤1/4,得证

法三:

∵同理0

xy+1/xy-17/4

=(4x²y²-4-17xy)/4xy

=(1-4xy)(4-xy)/4xy

≥0

∴xy+1/xy≥17/4

试问怎样叫“利用均值不等式证明”,是说只能用均值不等式不能穿插别的途径?!

二、

已知a>b>c,求证:1/(a-b)+1/(b-c)+1/(c-a)>0

a-c=(a-b)+(b-c)≥2√(a-b)*(b-c)

于是c-a≤-2√(a-b)*(b-c)<0

即:1/(c-a)≥-1/2√(a-b)*(b-c)

那么

1/(a-b)+1/(b-c)+1/(c-a)

≥1/(a-b)+1/(b-c)-1/2√(a-b)*(b-c)

≥2/√(a-b)*(b-c)-1/2√(a-b)*(b-c)=(3/2)/2√(a-b)*(b-c)>0

三、

1、调和平均数:Hn=n/(1/a1+1/a2+...+1/an) 2、几何平均数:Gn=(a1a2...an)^(1/n) 3、算术平均数:An=(a1+a2+...+an)/n 4、平方平均数:Qn=√ (a1^2+a2^2+...+an^2)/n 这四种平均数满足Hn≤Gn≤An≤Qn 的式子即为均值不等式。

概念:

1、调和平均数:Hn=n/(1/a1+1/a2+...+1/an)

2、几何平均数:Gn=(a1a2...an)^(1/n)

3、算术平均数:An=(a1+a2+...+an)/n

4、平方平均数:Qn=√ [(a1^2+a2^2+...+an^2)/n]

这四种平均数满足Hn≤Gn≤An≤Qn

a1、a2、… 、an∈R +,当且仅当a1=a2= … =an时劝=”号

均值不等式的一般形式:设函数D(r)=[(a1^r+a2^r+...an^r)/n]^(1/r)(当r不等于0时);

(a1a2...an)^(1/n)(当r=0时)(即D(0)=(a1a2...an)^(1/n))

则有:当r注意到Hn≤Gn≤An≤Qn仅是上述不等式的特殊情形,即D(-1)≤D(0)≤D(1)≤D(2)

由以上简化,有一个简单结论,中学常用2/(1/a+1/b)≤√ab≤(a+b)/2≤√[(a^2+b^2)/2]

方法很多,数学归纳法(第一或反向归纳)、拉格朗日乘数法、琴生不等式法、排序不等式法、柯西不等式法等等

用数学归纳法证明,需要一个辅助结论。

引理:设A≥0,B≥0,则(A+B)^n≥A^n+nA^(n-1)B。

注:引理的正确性较明显,条件A≥0,B≥0可以弱化为A≥0,A+B≥0,有兴趣的同学可以想想如何证明(用数学归纳法)。

原题等价于:((a1+a2+…+an )/n)^n≥a1a2…an。

当n=2时易证;

假设当n=k时命题成立,即

((a1+a2+…+ak )/k)^k≥a1a2…ak。那么当n=k+1时,不妨设a(k+1)是a1,a2 ,…,a(k+1)中最大者,则

k a(k+1)≥a1+a2+…+ak。

设s=a1+a2+…+ak,

{[a1+a2+…+a(k+1)]/(k+1)}^(k+1)

={s/k+[k a(k+1)-s]/[k(k+1)]}^(k+1)

≥(s/k)^(k+1)+(k+1)(s/k)^k[k a(k+1)-s]/k(k+1) 用引理

=(s/k)^k* a(k+1)

≥a1a2…a(k+1)。用归纳假设

下面介绍个好理解的方法

琴生不等式法

琴生不等式:上凸函数f(x),x1,x2,...xn是函数f(x)在区间(a,b)内的任意n个点,

则有:f[(x1+x2+...+xn)/n]≥1/n*[f(x1)+f(x2)+...+f(xn)]

设f(x)=lnx,f(x)为上凸增函数

所以,ln[(x1+x2+...+xn)/n]≥1/n*[ln(x1)+ln(x2)+...+ln(xn)]=ln[(x1*x2*...*xn)^(1/n)]

即(x1+x2+...+xn)/n≥(x1*x2*...*xn)^(1/n)

在圆中用射影定理证明(半径不小于半弦)。

一、

已知x,y为正实数,且x+y=1 求证

xy+1/xy≥17/4

1=x+y≥2√(xy)

得xy≤1/4

而xy+1/xy≥2

当且仅当xy=1/xy时取等

也就是xy=1时

画出xy+1/xy图像得

01时,单调增

而xy≤1/4

∴xy+1/xy≥(1/4)+1/(1/4)=4+1/4=17/4

得证

继续追问:

拜托,用单调性谁不会,让你用均值定理来证

补充回答:

我真不明白我上面的方法为什么不是用均值不等式证的

法二:

证xy+1/xy≥17/4

即证4(xy)²-17xy+4≥0

即证(4xy-1)(xy-4)≥0

即证xy≥4,xy≤1/4

而x,y∈R+,x+y=1

显然xy≥4不可能成立

∵1=x+y≥2√(xy)

∴xy≤1/4,得证

法三:

∵同理0

xy+1/xy-17/4

=(4x²y²-4-17xy)/4xy

=(1-4xy)(4-xy)/4xy

≥0

∴xy+1/xy≥17/4

试问怎样叫“利用均值不等式证明”,是说只能用均值不等式不能穿插别的途径?!

二、

已知a>b>c,求证:1/(a-b)+1/(b-c)+1/(c-a)>0

a-c=(a-b)+(b-c)≥2√(a-b)*(b-c)

于是c-a≤-2√(a-b)*(b-c)<0

即:1/(c-a)≥-1/2√(a-b)*(b-c)

那么

1/(a-b)+1/(b-c)+1/(c-a)

≥1/(a-b)+1/(b-c)-1/2√(a-b)*(b-c)

≥2/√(a-b)*(b-c)-1/2√(a-b)*(b-c)=(3/2)/2√(a-b)*(b-c)>0

三、

1、调和平均数:Hn=n/(1/a1+1/a2+...+1/an) 2、几何平均数:Gn=(a1a2...an)^(1/n) 3、算术平均数:An=(a1+a2+...+an)/n 4、平方平均数:Qn=√ (a1^2+a2^2+...+an^2)/n 这四种平均数满足Hn≤Gn≤An≤Qn 的式子即为均值不等式。

概念:

1、调和平均数:Hn=n/(1/a1+1/a2+...+1/an)

2、几何平均数:Gn=(a1a2...an)^(1/n)

3、算术平均数:An=(a1+a2+...+an)/n

4、平方平均数:Qn=√ [(a1^2+a2^2+...+an^2)/n]

这四种平均数满足Hn≤Gn≤An≤Qn

a1、a2、… 、an∈R +,当且仅当a1=a2= … =an时劝=”号

均值不等式的一般形式:设函数D(r)=[(a1^r+a2^r+...an^r)/n]^(1/r)(当r不等于0时);

(a1a2...an)^(1/n)(当r=0时)(即D(0)=(a1a2...an)^(1/n))

则有:当r注意到Hn≤Gn≤An≤Qn仅是上述不等式的特殊情形,即D(-1)≤D(0)≤D(1)≤D(2)

由以上简化,有一个简单结论,中学常用2/(1/a+1/b)≤√ab≤(a+b)/2≤√[(a^2+b^2)/2]

方法很多,数学归纳法(第一或反向归纳)、拉格朗日乘数法、琴生不等式法、排序不等式法、柯西不等式法等等

用数学归纳法证明,需要一个辅助结论。

引理:设A≥0,B≥0,则(A+B)^n≥A^n+nA^(n-1)B。

注:引理的正确性较明显,条件A≥0,B≥0可以弱化为A≥0,A+B≥0,有兴趣的同学可以想想如何证明(用数学归纳法)。

原题等价于:((a1+a2+…+an )/n)^n≥a1a2…an。

当n=2时易证;

假设当n=k时命题成立,即

((a1+a2+…+ak )/k)^k≥a1a2…ak。那么当n=k+1时,不妨设a(k+1)是a1,a2 ,…,a(k+1)中最大者,则

k a(k+1)≥a1+a2+…+ak。

设s=a1+a2+…+ak,

{[a1+a2+…+a(k+1)]/(k+1)}^(k+1)

={s/k+[k a(k+1)-s]/[k(k+1)]}^(k+1)

≥(s/k)^(k+1)+(k+1)(s/k)^k[k a(k+1)-s]/k(k+1) 用引理

=(s/k)^k* a(k+1)

≥a1a2…a(k+1)。用归纳假设

下面介绍个好理解的方法

琴生不等式法

琴生不等式:上凸函数f(x),x1,x2,...xn是函数f(x)在区间(a,b)内的任意n个点,

则有:f[(x1+x2+...+xn)/n]≥1/n*[f(x1)+f(x2)+...+f(xn)]

设f(x)=lnx,f(x)为上凸增函数

所以,ln[(x1+x2+...+xn)/n]≥1/n*[ln(x1)+ln(x2)+...+ln(xn)]=ln[(x1*x2*...*xn)^(1/n)]

即(x1+x2+...+xn)/n≥(x1*x2*...*xn)^(1/n)

在圆中用射影定理证明(半径不小于半弦)。


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