八个著名的不等式
几个著名的不等式公式
⼏个著名的不等式公式在数学领域⾥,不等式知识占有⼴阔的天地,⽽⼀个个的重要不等式⼜把这⽚天地装点得更加丰富多彩.下⾯择要介绍⼀些著名的不等式。
三⾓形内⾓的嵌⼊不等式三⾓形内⾓的嵌⼊不等式,在不⾄于引起歧义的情况下简称嵌⼊不等式。
该不等式指出,若A、B、C是⼀个三⾓形的三个内⾓,则对任意实数 x、y、z,有:算术-⼏何平均值不等式在数学中,算术-⼏何平均值不等式是⼀个常见⽽基本的不等式,表现了两类平均数:算术平均数和⼏何平均数之间恒定的不等关系。
设为 n 个正实数,它们的算术平均数是,它们的⼏何平均数是。
算术-⼏何平均值不等式表明,对任意的正实数,总有:等号成⽴当且仅当。
算术-⼏何平均值不等式仅适⽤于正实数,是对数函数之凹性的体现,在数学、⾃然科学、⼯程科学以及经济学等其它学科都有应⽤。
算术-⼏何平均值不等式经常被简称为平均值不等式(或均值不等式),尽管后者是⼀组包括它的不等式的合称。
例⼦在 n = 4 的情况,设: ,那么可见。
历史上,算术-⼏何平均值不等式拥有众多证明。
n = 2的情况很早就为⼈所知,但对于⼀般的 n,不等式并不容易证明。
1729年,英国数学家麦克劳林最早给出了⼀般情况的证明,⽤的是调整法,然⽽这个证明并不严谨,是错误的。
柯西的证明1821年,法国数学家柯西在他的著作《分析教程》中给出了⼀个使⽤逆向归纳法的证明:命题P n:对任意的 n 个正实数,1. 当 n=2 时,P2显然成⽴。
2. 假设Pn成⽴,那么P2n成⽴。
证明:对于2n 个正实数,3. 假设P n成⽴,那么P n-1成⽴。
证明:对于n - 1 个正实数,设,,那么由于Pn成⽴,。
但是,,因此上式正好变成综合以上三点,就可以得到结论:对任意的⾃然数,命题P n都成⽴。
这是因为由前两条可以得到:对任意的⾃然数 k,命题都成⽴。
因此对任意的,可以先找 k 使得,再结合第三条就可以得到命题P n成⽴了。
归纳法的证明使⽤常规数学归纳法的证明则有乔治·克⾥斯托(George Chrystal)在其著作《代数论》(algebra)的第⼆卷中给出的:由对称性不妨设xn+1是中最⼤的,由于,设,则,并且有。
世界数学史上的十个著名不等式
数学史上的十个著名不等式在数学领域里,不等式知识占有广阔的天地,而一个个的重要不等式又把这片天地装点得更加丰富多彩.下面择要介绍一些著名的不等式.一、平均不等式(均值不等式)设,,…,是个实数,叫做这个实数的算术平均数.当这个实数非负时,叫做这个非负数的几何平均数.当这个实数均为正数时,叫做这个正数的调和平均数.设,,…,为个正数时,对如下的平均不等式:,当且仅当时等号成立.平均不等式是一个重要的不等式,它的应用非常广泛,如求某些函数的最大值和最小值即是其应用之一.设,,…,是个正的变数,则(1)当积是定值时,和有最小值,且;(2)当和是定值时,积有最大值,且两者都是当且仅当个变数彼此相等时,即时,才能取得最大值或最小值.在中,当时,分别有,平均不等式经常用到的几个特例是(下面出现的时等号成立;(3),当且仅当时等号成立;(4),当且仅当时等号成立.二、柯西不等式(柯西—许瓦兹不等式或柯西—布尼雅可夫斯基不等式)对任意两组实数,,…,;,,…,,有,其中等号当且仅当时成立.柯西不等式经常用到的几个特例(下面出现的,…,;,…,都表示实数)是:(1),,则(2)(3)柯西不等式是又一个重要不等式,有许多应用和推广,与柯西不等式有关的竞赛题也频频出现,这充分显示了它的独特地位.三、闵可夫斯基不等式设,,…,;,,…,是两组正数,,则()()当且仅当时等号成立.闵可夫斯基不等式是用某种长度度量下的三角形不等式,当时得平面上的三角形不等式:右图给出了对上式的一个直观理解.若记,,则上式为四、贝努利不等式(1)设,且同号,则(2)设,则(ⅰ)当时,有;(ⅱ)当或时,有,上两式当且仅当时等号成立.不等式(1)的一个重要特例是().五、赫尔德不等式已知()是个正实数,,则上式中若令,,,则此赫尔德不等式即为柯西不等式.六、契比雪夫不等式(1)若,则;(2)若,则下面给出一个时的契比雪夫不等式的直观理解.如图,矩形OPAQ中,,,显然阴影部分的矩形的面积之和不小于空白部分的矩形的面积之和,(这可沿图中线段MN向上翻折比较即知).于是有,也即七、排序不等式设有两组数,,…,;,,…,满足,则有,式中的,,…,是1,2,…,的任意一个排列,式中的等号当且仅当或时成立.以上排序不等式也可简记为:反序和乱序和同序和这个不等式在不等式证明中占有重要地位,它使不少困难问题迎刃而解.八、含有绝对值的不等式为复数,则,左边的等号仅当的幅角差为时成立,右边的等号仅当的幅角相等时成立,这个不等式也称为三角形不等式,其一般形式是,也可记为绝对值不等式在实数的条件下用得较多。
世界数学史上的十个著名不等式
数学史上的十个著名不等式在数学领域里,不等式知识占有广阔的天地,而一个个的重要不等式又把这片天地装点得更加丰富多彩.下面择要介绍一些著名的不等式.一、平均不等式(均值不等式)设,,…,是个实数,叫做这个实数的算术平均数.当这个实数非负时,叫做这个非负数的几何平均数.当这个实数均为正数时,叫做这个正数的调和平均数.设,,…,为个正数时,对如下的平均不等式:,当且仅当时等号成立.平均不等式是一个重要的不等式,它的应用非常广泛,如求某些函数的最大值和最小值即是其应用之一.设,,…,是个正的变数,则(1)当积是定值时,和有最小值,且;(2)当和是定值时,积有最大值,且两者都是当且仅当个变数彼此相等时,即时,才能取得最大值或最小值.在中,当时,分别有,平均不等式经常用到的几个特例是(下面出现的时等号成立;(3),当且仅当时等号成立;(4),当且仅当时等号成立.二、柯西不等式(柯西—许瓦兹不等式或柯西—布尼雅可夫斯基不等式)对任意两组实数,,…,;,,…,,有,其中等号当且仅当时成立.柯西不等式经常用到的几个特例(下面出现的,…,;,…,都表示实数)是:(1),,则(2)(3)柯西不等式是又一个重要不等式,有许多应用和推广,与柯西不等式有关的竞赛题也频频出现,这充分显示了它的独特地位.三、闵可夫斯基不等式设,,…,;,,…,是两组正数,,则()()当且仅当时等号成立.闵可夫斯基不等式是用某种长度度量下的三角形不等式,当时得平面上的三角形不等式:右图给出了对上式的一个直观理解.若记,,则上式为四、贝努利不等式(1)设,且同号,则(2)设,则(ⅰ)当时,有;(ⅱ)当或时,有,上两式当且仅当时等号成立.不等式(1)的一个重要特例是().五、赫尔德不等式已知()是个正实数,,则上式中若令,,,则此赫尔德不等式即为柯西不等式.六、契比雪夫不等式(1)若,则;(2)若,则下面给出一个时的契比雪夫不等式的直观理解.如图,矩形OPAQ中,,,显然阴影部分的矩形的面积之和不小于空白部分的矩形的面积之和,(这可沿图中线段MN向上翻折比较即知).于是有,也即七、排序不等式设有两组数,,…,;,,…,满足,则有,式中的,,…,是1,2,…,的任意一个排列,式中的等号当且仅当或时成立.以上排序不等式也可简记为:反序和乱序和同序和这个不等式在不等式证明中占有重要地位,它使不少困难问题迎刃而解.八、含有绝对值的不等式为复数,则,左边的等号仅当的幅角差为时成立,右边的等号仅当的幅角相等时成立,这个不等式也称为三角形不等式,其一般形式是,也可记为绝对值不等式在实数的条件下用得较多。
53几个重要的不等式
5.3几个重要的不等式具备了不等式的基本知识和技能之后,就可以进一步欣赏一些优美而又魅力无限的重要结果。
正如音乐家能够将很少几组音符变化发展为动听美妙的旋律一样,数学家则往往能够通过不多几步逻辑推理揭示出简明优美的结果。
这里要介绍的一些有关不等式的结果就是数学家依靠并不复杂的逻辑推理得到的,然而在其来龙去脉被领悟以前,却常常象变戏法似的神秘莫测。
除了前面已经介绍的贝努利不等式之外,本节将讨论的一些重要不等式包括:柯西不等式,排序不等式,平均不等式等。
这些重要的不等式不仅形式优美、应用广泛,而且也是今后进一步学习高等数学的重要工具。
1. 柯西(Cauchy )不等式在上一节,我们已经粗略地了解了形如22222)())((bd ac d c b a +≥++的不等式,因其是由大数学家柯西(Canchy )发现的,故而一般称之为柯西不等式。
柯西不等式有着丰富的几何背景。
可以通过几何解释加深对其本质特征的认识与理解。
请同学们回忆一下我们曾经学过的余弦定理的内容?我们将利用它来解释柯西不等式。
如图,在三角形OPQ 中,θ=∠QOP d c Q b a P ),,(),,(,则 ,,2222d c OQ b a OP +=+=.)()(22d b c a PQ -+-=将以上三式代入余弦定理2222⋅-+=OP OQ OP PQ2222cos dc b a bdac +⋅++=θ或.))(()(cos 222222d c b a bd ac +++=θ 因为1cos 02≤≤θ,所以,1))(()(22222≤+++d c b a bd ac ,于是22222)())((bd ac d c b a +≥++.讨论:借助图形分析,柯西不等式中等号成立的条件是什么?柯西不等式应用相当广泛,我们先通过一些简单的例子加以体会。
例1.已知.1,12222=+=+y x b a 求证:.1≤+by ax (1) 证明:由柯西不等式,.1))(()(22222=++≤+y x b a by ax 所以(1)成立。
几个重要的不等式
几个重要的不等式不等式是数学中非常重要的概念,它们在数学、物理、经济学等领域都有广泛的应用。
本文将介绍几个重要的不等式,包括柯西-施瓦茨不等式、均值不等式、柯西反向不等式和霍尔德不等式。
一、柯西-施瓦茨不等式柯西-施瓦茨不等式是数学中最基本的不等式之一。
它可以用于证明其他许多重要的定理和不等式。
该不等式表述为:对于任意两个实数序列a1, a2, …, an和b1, b2, …, bn,有(a1b1 + a2b2 + … + anbn)² ≤ (a1² + a2² + … + an²)(b1² + b2² + … + bn²)其中“=”号成立当且仅当ai/bi为常数或bi=0。
该不等式可以推广到内积空间中,即对于任意两个向量x和y,有|x·y| ≤ ||x|| ||y||其中“=”号成立当且仅当x与y线性相关。
二、均值不等式均值不等式是一类基本的算术平均值与几何平均值之间的关系。
它包括算术平均不等式、几何平均不等式和调和平均不等式。
1. 算术平均不等式对于任意n个非负实数a1, a2, …, an,有(a1 + a2 + … + an)/n ≥√(a1a2…an)其中“=”号成立当且仅当a1 = a2 = … = an。
该不等式表明,n个非负实数的算术平均值大于等于它们的几何平均值。
2. 几何平均不等式对于任意n个正实数a1, a2, …, an,有(a1a2…an)^(1/n) ≤ (a1 + a2 + … + an)/n其中“=”号成立当且仅当a1 = a2 = … = an。
该不等式表明,n个正实数的几何平均值小于等于它们的算术平均值。
3. 调和平均不等式对于任意n个正实数a1, a2, …, an,有n/(1/a1 + 1/a2 + … + 1/an) ≤ (a1 + a2 + … + an)/n ≤ (n/(1/a1 + 1/a2 + … + 1/an))其中“=”号成立当且仅当a1 = a2 = … = an。
高中竞赛之重要不等式精简版
高中竞赛之重要不等式1.柯西不等式(给了两列数,或一列数,有平方和和平方)定理1 对任意实数组,(1,2,,)i i a b i n = 恒有不等式“积和方不大于方和积”,即等式当且仅当 时成立。
本不等式称为柯西不等式。
证不等式最基本的方法是作差比较法,柯西不等式的证明也可首选此法。
证明1左=2212ni i i i j j i i ja b a b a b =≠+∑∑ ∴右-左=当且仅当 时,等式成立。
柯西不等式的两个推论:ⅰ.设同号(),则当且仅当 时取等号。
ⅱ.若,且,则(分母作和)由柯西不等式可以证下面的不等式。
3次可以推广为4、5等n 次。
3333333333123123123111222333(a +a +a )(b +b +b )(c +c +c )(a b c +a b c +a b c ) ≥证明:对333333123123(a +a +a )(b +b +b )和3333123111222333(c +c +c )(a b c +a b c +a b c ) 分别用柯西不等式,可得到两个不等式,将这两个不等式相乘,再用一次柯西不等式即可证明原不等式.柯西不等式的推广:闵可夫斯基不等式 设,,…,; ,,…,是两组正数,0k >且1k ≠ ,则( )()当且仅当1212n na a ab b b === 时等号成立。
闵可夫斯基不等式是用某种长度度量下的三角形不等式,当时得平面上的三角形不等式:右图给出了对上式的一个直观理解。
若记,,则上式为特例:多个根式可转化为一个根式。
赫尔德不等式 已知 ( )是 个正实数, ,则上式中若令12αβ== , , ,则此赫尔德不等式即为柯西不等式。
2〔排序不等式,排序原理〕(给的是两列数且为对称的)设n a a a ≤≤≤ 21,n b b b ≤≤≤ 21,则有∑∑∑===-+≤≤ni i i n i t i ni in i b a b a ba i 1111.即“反序和”≤“乱序和”≤“同序和”.其中{}{}n t t t n ,,2,1,,,21 =.当且仅当n a a a === 21或n b b b === 21时等号成立. 〔切比雪夫不等式〕实数i a ,i b 满足n a a a ≤≤≤ 21,n b b b ≤≤≤ 21(1=i ,2,…,n ).则∑∑∑∑=-+===≥⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛≥ni i n i n i i n i i n i i i b a n b n a n b a n 111111111. 当且仅当n a a a === 21或n b b b === 21时等号成立. 下面给出一个时的契比雪夫不等式的直观理解。
完整版)高中数学不等式知识点总结
完整版)高中数学不等式知识点总结1、不等式的基本性质不等式有以下基本性质:①对称性:a>b等价于b<a。
②传递性:a>b。
b>c则a>c。
③可加性:a>b等价于a+c>b+c,其中c为任意实数。
同向可加性:a>b,c>d,则a+c>b+d。
异向可减性:a>b,cb-d。
④可积性:a>b,c>0则ac>bc,a>b,c<0则ac<bc。
⑤同向正数可乘性:a>b>0,c>d>0则ac>bd。
异向正数可除性:a>b>0,0bc。
a>b>0,则a^n>b^n,其中n为正整数且n>1.⑦开方法则:a>b>0,则√a>√b。
⑧倒数法则:a>b>0,则1/a<1/b。
2、几个重要不等式以下是几个重要的不等式:a/b+b/a>=2,当且仅当a=b时取等号。
a^2+b^2>=2ab,当且仅当a=b时取等号。
a+b/2>=√ab,当且仅当a=b时取等号。
a+b+c/3>=∛abc,当且仅当a=b=c时取等号。
a^2+b^2+c^2>=ab+bc+ca,当且仅当a=b=c时取等号。
a+b+c>=3√abc,当且仅当a=b=c时取等号。
a/b+b/c+c/a>=3,当且仅当a=b=c时取等号。
a-b|<=|a-c|+|c-b|,对任意实数a,b,c成立。
3、几个著名不等式以下是几个著名的不等式:a-b|<=√(a^2+b^2),对任意实数a,b成立。
a+b)/2<=√(a^2+b^2),对任意实数a,b成立。
a+b/2<=√(a^2+1)√(b^2+1),对任意实数a,b成立。
a+b)/2<=√(a^2-ab+b^2),对任意实数a,b成立。
a+b)/2>=√ab,对任意正实数a,b成立。
几个著名不等式
几个著名不等式1 著名不等式柯西不等式对于任意两组实数和有上述不等式只有当时,等号才能成立.证明因为对任意x,有将上式展开得上述二次三项式对任意x均大于等于0,故其判别式不能大于0,所以当判别式等于0时,上述方程有重根,设重根为x=k,则这时所以上述不等式只有当时等号才能成立。
如令,则得柯西不等式在高等代数中的意义是:两个向量的数积不大于两个向量长度的乘积.若则其中例1若都是正数,求证证明构造两个实数列则由柯西不等式得即*赫勒德尔不等式由柯西不等式可得但所以有同理有一般地有现在证明上述不等式对任意不等于2m的正整数也成立(假定所有数列均为正数列).设共k个实数列设共k个再令则有但所以所以即该不等式对任意不等于2m的整数k也成立.上述不等式的证明有些麻烦,不好记,现用反归纳法给出一个简洁的证明.由证明知,不等式对无穷多个自然数k=2m成立.现在假设不等式对m=k成立.(是k个数列)≤但是左边所以即不等式对m=k-1也成立。
由反归纳法知,不等式对任意整数k均成立.例2设非负实数满足求证.证明当n=1时,结论显然正确.假设命题在n=k时正确,非负实数满足则成立.现设为k+1个非负实数,满足+要证令,则由归纳假设但是,因为,所以所以证毕如果令.这里均为正实数,则得现在证明下面不等式其中均为正有理数,且证明上面的不等式称为赫勒德尔不等式.当为正无理数且满足条件时,上述不等式当然也成立,只要根据“每一无理数都有理数的极限”,便可证明.最后,再应用“算术平均值大于几何平均值”来证明赫勒德尔不等式.对于,得即于是有所以上式是两个实数列的赫勒德尔不等式.对三个实数列情况,即令这时即赫勒德尔不等式对三个实数列也成立.同理可得赫勒德尔不等式又四个…实数列也成立。
令这里.则得当时,上式就是柯西不等式.由上述不等式可得其中,所以即上述不等式称为明可夫斯基不等式.当k=2时,它的几何意义是两个向量和的模小于每个向量模的和.2 凸函数下面我们给出凸函数定义及其性质.定义2.1如果函数f(x)满足以下条件:对任意x1和x2,有其中,则称f(x)为下凸函数.如果函数f(x)满足下面条件,对任意的x1和x2有其中,则称f(x)为上凸函数.凸函数的几何意义分别用图2-1和图2-2表示.下凸函数的几何特征是曲线f(x)上的点均在相应弦的下方,而上凸函数的几何特征是曲线f(x)上的点均在弦的上方.显然,当时,即是x1与x2中间的点.反之,当x是x1与x2中间的点时,即x1<x< x2,令有,且,有所以闭区间中所有点均为的形式.反之,也是区间中的点.定理2.1若f(x)是下凸函数,则下面不等式成立:其中证明当n=2时,上式即为下凸函数定义,所以定理成立.现假设k=n时定理成立.当k=n+1时,令这时所以所以定理对k=n+1也成立.同理,对上凸函数f(x)也有其中例3由图形知是上凸函数.所以令,则有除去对数符号,得如果令,上式的意义即为算术平均值大于几何平均值.例4设这时(以后说明为什么下凸函数,所以是下凸函数消去,得除去对数符号,得令,则得即几何平均值大于等于的调和值.例5求证圆内接n边形中,以正n边形面积为最大.证明设圆的半径为R,内接n边形的面积为S,n边形各边所对应的圆心角为.则因为都区间是上凸函数.所以上式只有在时等号才能成立,也就是说正n边形面积最大.最后我们给出一些与分析有关的不等式.例6若,求证证明因为,令,所以在上式中,如果令,则令,得另一方面,因为所以当,有令,得当时,.练习2.21.设求证.提示2.已知为实数,,求的极大值.3.利用为凸函数性质,证明算术平均值大于等于几何平均值.。
世界数学史上十个著名不等式
数学史上的十个著名不等式在数学领域里,不等式知识占有广阔的天地,而一个个的重要不等式又把这片天地装点得更加丰富多彩.下面择要介绍一些著名的不等式.一、平均不等式(均值不等式)设,,…,是个实数,叫做这个实数的算术平均数.当这个实数非负时,叫做这个非负数的几何平均数.当这个实数均为正数时,叫做这个正数的调和平均数.设,,…,为个正数时,对如下的平均不等式:,当且仅当时等号成立.平均不等式是一个重要的不等式,它的应用非常广泛,如求某些函数的最大值和最小值即是其应用之一.设,,…,是个正的变数,则(1)当积是定值时,和有最小值,且;(2)当和是定值时,积有最大值,且两者都是当且仅当个变数彼此相等时,即时,才能取得最大值或最小值.在中,当时,分别有,平均不等式经常用到的几个特例是(下面出现的时等号成立;(3),当且仅当时等号成立;(4),当且仅当时等号成立.二、柯西不等式(柯西—许瓦兹不等式或柯西—布尼雅可夫斯基不等式)对任意两组实数,,…,;,,…,,有,其中等号当且仅当时成立.柯西不等式经常用到的几个特例(下面出现的,…,;,…,都表示实数)是:(1),,则(2)(3)柯西不等式是又一个重要不等式,有许多应用和推广,与柯西不等式有关的竞赛题也频频出现,这充分显示了它的独特地位.三、闵可夫斯基不等式设,,…,;,,…,是两组正数,,则()()当且仅当时等号成立.闵可夫斯基不等式是用某种长度度量下的三角形不等式,当时得平面上的三角形不等式:右图给出了对上式的一个直观理解.若记,,则上式为四、贝努利不等式(1)设,且同号,则(2)设,则(ⅰ)当时,有;(ⅱ)当或时,有,上两式当且仅当时等号成立.不等式(1)的一个重要特例是().五、赫尔德不等式已知()是个正实数,,则上式中若令,,,则此赫尔德不等式即为柯西不等式.六、契比雪夫不等式(1)若,则;(2)若,则下面给出一个时的契比雪夫不等式的直观理解.如图,矩形OPAQ中,,,显然阴影部分的矩形的面积之和不小于空白部分的矩形的面积之和,(这可沿图中线段MN向上翻折比较即知).于是有,也即七、排序不等式设有两组数,,…,;,,…,满足,则有,式中的,,…,是1,2,…,的任意一个排列,式中的等号当且仅当或时成立.以上排序不等式也可简记为:反序和乱序和同序和这个不等式在不等式证明中占有重要地位,它使不少困难问题迎刃而解.八、含有绝对值的不等式为复数,则,左边的等号仅当的幅角差为时成立,右边的等号仅当的幅角相等时成立,这个不等式也称为三角形不等式,其一般形式是,也可记为绝对值不等式在实数的条件下用得较多。
高数常用不等式公式
高数常用不等式公式高数中常用的不等式公式有很多,以下是一些重要的不等式公式:1. 两个数的不等式公式:若a-b>0,则a>b。
若a>b,则a±c>b±c。
若a+b>c,则a>c-b。
若a>b,则c>d(不等号同向相加成立,两个大的加起来,肯定比两个小的加起来大)。
若a>b>0,c>d>0,则ac>bd(两个大正数相乘肯定比两个小正数的相乘大)。
若a>b>0,则an>bn(n∈N,n>1)。
2. 高中4个基本不等式:√[(a²+b²)/2]≥(a+b)/2≥√ab≥2/(1/a+1/b)。
平方平均数≥算术平均数≥几何平均数≥调和平均数。
3. 基本不等式两大技巧“1”的妙用:题目中如果出现了两个式子之和为常数,要求这两个式子的倒数之和的最小值,通常用所求这个式子乘以1,然后把1用前面的常数表示出来,并将两个式子展开即可计算。
4. 调整系数。
基本不等式中常用公式:(1)√((a²+b²)/2)≥(a+b)/2≥√ab≥2/(1/a+1/b)。
(当且仅当a=b时,等号成立) (2)√(ab)≤(a+b)/2。
(当且仅当a=b时,等号成立) (3)a²+b²≥2ab。
(当且仅当a=b时,等号成立) (4)ab≤(a+b)²/4。
(当且仅当a=b时,等号成立) (5)a-b ≤a+b≤a+b。
(当且仅当a=b时,等号成立)。
以上信息仅供参考,如有需要,建议查阅数学书籍或咨询数学专业人士。
不等式常用的式子
不等式常用的式子全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:不等式在数学中是一种非常重要的概念,它能够描述数值之间的大小关系,比较大小。
在实际生活中,我们经常会用到各种不等式来解决问题,比如生活中的成本问题、优化问题等。
不等式的解决方法不仅仅是代数运算,还包括了几何方法、图形法、拐角法等,它能够帮助我们更好地理解数学知识和解决实际生活中的问题。
在不等式的解决过程中,常用的式子有很多种,下面我们就来介绍一些常用的不等式式子。
1.绝对值不等式绝对值不等式是指形如|a| < b 的不等式,其中a 是一个数,b是一个正数。
绝对值不等式的解法是通过将不等式分为两部分来解决,一部分是a < b,另一部分是a > -b。
2.二次不等式二次不等式是指形如ax^2 + bx + c > 0 的不等式,其中a、b、c 都是实数,且a ≠ 0。
解二次不等式的方法通常是通过讨论一元二次不等式的根的情况,找到正确的区间,从而确定不等式的解集。
3.分式不等式分式不等式是指形如f(x)/g(x) > 0 的不等式,其中f(x) 和g(x) 是多项式函数。
解分式不等式的关键是确定分式的定义域,找到分式的零点,然后根据零点的性质确定分式的正负性,从而得出不等式的解。
4.三角不等式三角不等式是指对于任意三角形ABC,有AB + BC > AC、AB + AC > BC、BC + AC > AB 的关系。
三角不等式在几何中扮演着重要的角色,它能够帮助我们判断三角形的形状和性质。
5.平均值不等式平均值不等式是指对于任意n 个正数a1、a2、…、an,有(a1 + a2 + … + an)/n ≥ √(a1*a2*…*an) 的关系。
平均值不等式在概率论和数学分析中有着广泛的应用,能够帮助我们证明不等式的性质和定理。
6.柯西-施瓦次不等式柯西-施瓦次不等式是指对于任意n 维实数向量x、y,有|x*y| ≤ ||x|| * ||y||,其中||x|| 代表向量x 的范数(模),|x*y| 表示向量x 和y 的点积。
不等式公式大全
不等式公式大全不等式是数学中常见的一种关系式,它在数学中有着广泛的应用。
不等式的解法和性质有很多,下面我们来详细介绍不等式的各种公式及其应用。
一、基本不等式公式。
1. 一元一次不等式,ax + b > 0 (a ≠ 0),ax + b < 0 (a ≠ 0)。
2. 一元二次不等式,ax^2 + bx + c > 0 (a ≠ 0),ax^2 + bx + c < 0 (a ≠ 0)。
3. 绝对值不等式,|ax + b| > c,|ax + b| < c。
二、不等式的性质。
1. 不等式两边同时加(减)一个相同的数,不等式仍成立。
2. 不等式两边同时乘以(除以)一个正数,不等式方向不变;两边同时乘以(除以)一个负数,不等式方向改变。
3. 不等式两边同时取绝对值,不等式方向不变。
三、不等式的解法。
1. 图像法,将不等式对应的函数图像画出,通过图像来确定不等式的解集。
2. 区间法,将不等式化简成区间表示,通过区间的交集和并集来确定不等式的解集。
3. 讨论法,对不等式中的各项进行讨论,找出不等式的解集。
四、常见不等式。
1. 平均不等式,对任意n个正数a1、a2、…、an,有(a1+a2+…+an)/n ≥√(a1a2…an),等号成立当且仅当a1=a2=…=an。
2. 柯西-施瓦茨不等式,对任意n维实内积空间中的向量a和b,有|a·b| ≤ ||a|| ||b||,等号成立当且仅当a与b成比例。
3. 阿贝尔不等式,对任意n个实数a1、a2、…、an和任意n个非负实数b1、b2、…、bn,有|a1b1 + a2b2 + … + anbn| ≤ (|a1|+|a2|+…+|an|)(b1+b2+…+bn)。
五、不等式的应用。
1. 在数学证明中,不等式常常用来推导出其他结论。
2. 在优化问题中,不等式常常用来确定最优解的范围。
3. 在概率统计中,不等式常常用来确定随机变量的性质。
1691个代数不等式
1691个代数不等式代数不等式在数学中占据着重要的地位,它们是解决许多实际问题的基础。
本文将讨论1691个代数不等式,并探讨它们的性质和解法。
1. 不等式1:x^2 > 0这个不等式告诉我们,任何非零实数的平方都大于零。
由此可知,x^2 > 0 对所有实数x成立。
2. 不等式2:a^2 + b^2 ≥ 2ab这是著名的平方差公式,它表明任何两个实数a和b的平方和大于或等于它们的二倍乘积。
3. 不等式3:(a+b+c)^2 ≥ 3(ab+bc+ca)这个不等式称为柯西-施瓦茨不等式,它对于任何实数a、b和c都成立。
它表明任何三个实数的平方和大于或等于它们的两两乘积之和的三倍。
4. 不等式4:(a+b+c)^3 ≥ 27abc这个不等式是由阿姆勒不等式推导得来的,它对于任何实数a、b 和c都成立。
它表明任何三个实数的立方和大于或等于它们的乘积的27倍。
5. 不等式5:a^3 + b^3 + c^3 ≥ 3abc这是著名的幂平均不等式,它对于任何非负实数a、b和c都成立。
它表明任何三个非负实数的立方和大于或等于它们的乘积的三倍。
...(继续介绍剩下的不等式)通过上述不等式的介绍,我们可以发现不等式在数学中有着广泛的应用。
它们可以用于证明其他数学定理,解决实际问题等。
在解决代数不等式问题时,可以采用以下几种方法:1. 数学归纳法:对于一些形如n阶代数不等式,可以通过数学归纳法逐步推导出解。
2. 利用基本不等式:许多代数不等式可以通过利用基本不等式,如阿姆勒不等式、柯西-施瓦茨不等式等,逐步化简得到解。
3. 代数转换:可以将代数不等式转化为等价的形式,如利用平方、立方等运算将其变为易于解决的形式。
4. 图像法:可以通过绘制函数的图像来分析不等式的解集。
总之,代数不等式是数学中一类重要的问题,其应用广泛,并且有多种解法。
通过研究和探索这1691个代数不等式,我们可以进一步深化对代数不等式的理解,提高解决问题的能力。
著名不等式公式
三角形内角的嵌入不等式三角形内角的嵌入不等式,在不至于引起歧义的情况下简称嵌入不等式。
该不等式指出,若A、B、C是一个三角形的三个内角,则对任意实数x、y、z,有:算术-几何平均值不等式在数学中,算术-几何平均值不等式是一个常见而基本的不等式,表现了两类平均数:算术平均数和几何平均数之间恒定的不等关系。
设为n个正实数,它们的算术平均数是,它们的几何平均数是。
算术-几何平均值不等式表明,对任意的正实数,总有:等号成立当且仅当。
算术-几何平均值不等式仅适用于正实数,是对数函数之凹性的体现,在数学、自然科学、工程科学以及经济学等其它学科都有应用。
算术-几何平均值不等式经常被简称为平均值不等式(或均值不等式),尽管后者是一组包括它的不等式的合称。
例子在n = 4 的情况,设: ,那么.可见。
历史上的证明历史上,算术-几何平均值不等式拥有众多证明。
n = 2的情况很早就为人所知,但对于一般的n,不等式并不容易证明。
1729年,英国数学家麦克劳林最早给出了一般情况的证明,用的是调整法,然而这个证明并不严谨,是错误的。
柯西的证明1821年,法国数学家柯西在他的著作《分析教程》中给出了一个使用逆向归纳法的证明[1]:命题P n:对任意的n个正实数,1. 当n=2 时,P2显然成立。
2. 假设P n成立,那么P2n成立。
证明:对于2n个正实数,3. 假设Pn成立,那么P n− 1成立。
证明:对于n- 1 个正实数,设,,那么由于P n成立,。
但是,,因此上式正好变成综合以上三点,就可以得到结论:对任意的自然数,命题P n都成立。
这是因为由前两条可以得到:对任意的自然数k,命题都成立。
因此对任意的,可以先找k使得,再结合第三条就可以得到命题P n成立了。
归纳法的证明使用常规数学归纳法的证明则有乔治·克里斯托(George Chrystal)在其著作《代数论》(algebra)的第二卷中给出的[2]:由对称性不妨设xn + 1是中最大的,由于,设,则,并且有。
八个著名的不等式
第八讲 几个著名的不等式在数学领域里,不等式知识占有广阔的天地,而一个个的重要不等式又把这片天地装点得更加丰富多彩.这些著名不等式是数学家们长期致力于不等式理论研究的重要成果,它们将成为我们学习数学、研究数学、应用数学的得力工具。
下面择要介绍一些著名的不等式. 1.柯西(Cauchy )不等式 定理:设()n i R b a i i 2,1,=∈则()22211nn b a b a ba ++≤()()2222122221n n b b b a a a++⋅++等号成立当且仅当()n i ka b i i ≤≤=1.。
[一般形式的证明] 作函数()()()()()())(222222122112222212222211≥+++++-+++=-++-+-=x b b b x b a b a b a x a a a b x a b x a b x a x f n n n n n n0≤∆∴ 此时044121221≤⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆∑∑∑===n i i n i i ni i i b a b a⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛≤⎪⎭⎫ ⎝⎛∴∑∑∑===n i i n i i ni i i b a b a 121221,得证。
[向量形式的证明]令(),2,1n a a a A = (),2,1n b b b B=()()()22221222212211cos nn n n b b b a a aB A B A b a b a b a B A ++⋅+++=≤=++=⋅θ()1cos 1≤≤-θ两边同时平方得:()22211nn b a b a ba ++≤()()2222122221n n b b b a a a++⋅++,得证。
[柯西不等式的应用]例1.1设()()22121111,1n a a a a a a n i R a n n i ≥⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++++≤≤∈+ 求证 解:由柯西不等式可知,原不等式可化为()()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++2222122221111n na a a a a a ()22111n n =++≥ 个 当且仅当,1,1,12211n na k a a k a a k a ===时等号成立即n a a a ==21,故原不等式得证。
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第八讲 几个著名的不等式在数学领域里,不等式知识占有广阔的天地,而一个个的重要不等式又把这片天地装点得更加丰富多彩.这些著名不等式是数学家们长期致力于不等式理论研究的重要成果,它们将成为我们学习数学、研究数学、应用数学的得力工具。
下面择要介绍一些著名的不等式. 1.柯西(Cauchy )不等式 定理:设()n i R b a i i Λ2,1,=∈则()22211nn b a b a ba Λ++≤()()2222122221n n b b b a a aΛΛ++⋅++等号成立当且仅当()n i ka b i i ≤≤=1.。
[一般形式的证明] 作函数()()()()()())(222222122112222212222211≥+++++-+++=-++-+-=x b b b x b a b a b a x a a a b x a b x a b x a x f n n n n n n ΛΛΛΛ0≤∆∴ 此时044121221≤⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆∑∑∑===n i i n i i ni i i b a b a⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛≤⎪⎭⎫ ⎝⎛∴∑∑∑===n i i n i i ni i i b a b a 121221,得证。
[向量形式的证明]令(),2,1n a a a A Λρ= (),2,1n b b b B Λρ=()()()22221222212211cos nn n n b b b a a aB A B A b a b a b a B A ΛΛρρρρΛρρ++⋅+++=≤=++=⋅θ()1cos 1≤≤-θ两边同时平方得:()22211nn b a b a ba Λ++≤()()2222122221n n b b b a a aΛΛ++⋅++,得证。
[柯西不等式的应用]例1.1设()()22121111,1n a a a a a a n i R a n n i ≥⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++++≤≤∈+ΛΛ求证 解:由柯西不等式可知,原不等式可化为()()()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++2222122221111n na a a a a a ΛΛ()22111n n =++≥43421Λ个 当且仅当,1,1,12211n na k a a k a a k a ===Λ时等号成立即n a a a Λ==21,故原不等式得证。
例1.2设实数y x ,满足y x p y x +=≤+2.62322求的最大值与最小值。
解yx p +=2Θ()()()()11236112321322213322222222222≤+⋅≤⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≤⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⋅=+=∴y x yx y x y x p1121112≤+≤-≤+∴y x y x 即等号当且仅当623,22,32322=+==y x k y k x 且时,成立;即116±=k ;故11,11min max -==P P 。
2.琴生(Jensen )不等式 凸函数的定义设f(x)是定义在区间D 上的函数,若对于任何x 1、x 2 ∈D 和实数λ∈(0,1),有f[λx 1+(1-λ)x 2]≥λf(x 1)+(1-λ)f(x 2),则称f(x)是D上的凸函数(又称D上的“上凸函数”)。
若-f(x)是区间D上的凸函数,则称f(x)是D上的凹函数(又称D上的“下凸函数”)。
凸函数的一个判别法则:如果函数)(xf是二次可微分的,则:)(xf是上凸函数)(xf的充分必要条件是0)(≤''xf.)(xf是下凸函数的充分必要条件是0)(≥''xf;定义:设()x f是定义在数集()RD⊆上的函数,如果对于任意()()()2211221121,xfxfxxfDxxλλλλ+≤+∈有这里()012,121>=+λλλλ则称是()x f D上的凹函数,若不等号反向,则称()x f是D上的凸函数,等号当且仅当时成立。
21xx=[琴生(Jensen)不等式]设()()xfniRpi,2,1Λ=∈+是区间D上的严格的凹函数,则对任意()()()nnnnnnn pppxfpxfpxfppppxpxpxpfDxxx++++++≤⎪⎪⎭⎫⎝⎛++++++∈ΛΛΛΛΛ21221121221121,有,当且仅当时nxxx===Λ21,等号成立。
特别地,另(),2,11nnnpiΛ==则有()()()n x f x f x f n x x x f n n +++≤⎪⎭⎫ ⎝⎛+++ΛΛ2121 [证明]定理2.1 若f(x)是凹函数,则下面不等式成立:)()()()(22112211n n n n x f q x f q x f q x q x q x q f +++≤+++ΛΛ其中1,,,2,1,021=+++=≥n i q q q n i q ΛΛ证明 当n=2时,上式即为下凸函数定义,所以定理成立.现假设k=n 时定理成立. 当k=n+1时,令1,,2,1,0,1121+=≥=+++++n i q q q q q i n n ΛΛ这时=+++++112211n n x q x q x q Λ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++++++++++--111111111)(n n n n n n n n n n n n x q q q x q q q q q x q x q Λ所以=+++++)(112211n n x q x q x q f Λ≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++++++++++--111111111)(n n n n n n n n n n n n x q q q x q q q q q x q x q f Λ )()()(11111+--++++n n n n q q x f q x f q Λ≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++++++1111n n n n n n n n x q q q x q q q f)()()(11111+--++++n n n n q q x f q x f q Λ=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++++++)()(1111n n n n n n n n x f q q q x f q q q)()()()(111111++--++++n n n n n n x f q x f q x f q x f q Λ所以定理对k=n+1也成立.同理,对凸函数f(x)也有)()()()(22112211n n n n x f q x f q x f q x q x q x q f ΛΛ++≥+++[应用]例2.1利用Jensen 不等式证明n n G A ≥. 证明:设()2lg lg 2lg 2lg,0,lg yx y y x y x x x f +=≥+>=有对任意 ()∞∴,在0lg x 上是凸函数。
如果,,21+∈R x x x n Λnx x x n x x x nn lg lg lg lg2121+++≥+++ΛΛ有即nn n x x x nx x x ΛΛ2121≥+++ n n G A ≥∴当且仅当时n x x x ===Λ21,等号成立。
例2.2设ABC P ∆是内任一点,求证<PAB,<PBC,<PCA 中至少有一个小于或等于ο30。
'sin 'sin 'sin sin sin sin )sin sin (sin 'sin 'sin 'sin sin sin sin 'sin sin 'sin sin 'sin sin ;'''2γβαγβαγβαγβαγβααγγββαγβαγβα=∴=⇒⎪⎭⎪⎬⎫====∠=∠=∠=∠=∠=∠PA PC PC PB PB PA PCB PBA PAC PCA PBC PAB 依正弦定理有:、、,且、、证:设︒<︒≥︒≤∴≤∴≤∴30150,3021sin ,)21(sin sin sin 3γγβαααγβαγβα中必有一个满足、时,否则中必有一个角满足、、在 666)21()6'''(sin )6'sin 'sin 'sin sin sin sin (=+++++≤+++++≤γβαγβαγβαγβα3.排序不等式如()且n i R b R a i i ≤≤∈∈1,n n b b b a a a ≤≤≤≤≤≤ΛΛ2121,则n n b a b a b a +++Λ2211nj n j j b a b a b a +++≥Λ21211111b a b a b a n n n +++≥-Λ(顺序和) (乱序和) (逆序和)n j j j n ,,2,1,,,21ΛΛ是的任一排列.当且仅当n a a a ===Λ21或n b b b ===Λ21时等号成立.[证明]设n j i ≤≤≤1,()()()()0≥--=+-+i j i i i j j i j j i i b b b a b a b a b a b a Θ 可见在i 和j 两个位置上,将同序改为反序时,和值将减少或相等。
由此可采取逐步调整法,获证。
其中等号成立,当且仅当n a a a ===Λ21或n b b b ===Λ21.例3.1已知n n n a a a a a a aa a R a a a +++≥+++∈+ΛΛΛ211232222121,求证不妨假设n a a a Λ21,有次序即n a a a ≤≤≤Λ21,那么na a a 11121Λ≥≥ 由于+∈R a a a n Λ21,,所以22221n a a a ≤≤≤Λ 由排序不等式可知nnn n a a a a a a a a a a a a a a a +++=⋅++⋅+⋅≥+++ΛΛΛ21222212112322221111 得证. (乱序和) (倒序和)4.平均不等式设()n n n i G A n i R x H ,2,1≥≥=∈则Λ [证明] 设()2lg lg 2lg 2lg,0,lg yx y y x y x x x f +=≥+>=有对任意 ()∞∴,在0lg x 上是凸函数。
如果,,21+∈R x x x nΛnx x x n x x x nn lg lg lg lg 2121+++≥+++ΛΛ有即nn n x x x nx x x ΛΛ2121≥+++ n n G A ≥∴当且仅当时n x x x ===Λ21,等号成立,对于nx x x 11,121Λ这N 个数,应用n n G A ≥ 得011112121>≥+++n nn x x x n x x x ΛΛ nn n x x x nx x x 1112121+++≥∴ΛΛ所以n n H G ≥成立,故n n n H G A ≥≥证毕。