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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 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。
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。
基本不等式题型大全
基本不等式题型大全知识点:1.几个重要不等式①()222a b ab a b R +≥∈,,(当且仅当a b =时取""=号). 变形公式:22.2a b ab +≤ ②(基本不等式)2a b+≥()a b R +∈,,(当且仅当a b =时取到等号). 变形公式: a b +≥ 2.2a b ab +⎛⎫≤ ⎪⎝⎭用基本不等式求最值时(积定和最小,和定积最大),要注意满足三个条件“一正、二定、三相等”.③(三个正数的算术—几何平均不等式)3a b c ++≥()a b c R +∈、、(当且仅当a b c ==时取到等号).④()222a b c ab bc ca a b R ++≥++∈,(当且仅当a b c ==时取到等号). ⑤3333(0,0,0)a b c abc a b c ++≥>>>(当且仅当a b c ==时取到等号).⑥0,2b a ab a b >+≥若则(当仅当a=b 时取等号)0,2b aab a b<+≤-若则(当仅当a=b 时取等号)⑦ban b n a m a m b a b <++<<++<1,其中(000)a b m n >>>>,, 规律:小于1同加则变大,大于1同加则变小.⑧220;a x a x a x a x a >>⇔>⇔<->当时,或22.x a x a a x a <⇔<⇔-<<⑨绝对值三角不等式.a b a b a b -≤±≤+2.几个著名不等式①平均不等式:1122a b a b --+≤≤≤+()a b R +∈,,(当且仅当a b =时取""=号).(即调和平均≤几何平均≤算术平均≤平方平均).变形公式:222;22a b a b ab ++⎛⎫≤≤ ⎪⎝⎭222().2a b a b ++≥ ②幂平均不等式:222212121...(...).n n a a a a a a n+++≥+++1122(,,,).x y x y R ∈④二维形式的柯西不等式: 22222()()()(,,,).a b c d ac bd a b c d R ++≥+∈当且仅当ad bc =时,等号成立.⑤三维形式的柯西不等式:2222222123123112233()()().a a a b b b a b a b a b ++++≥++⑥一般形式的柯西不等式:2222221212(...)(...)n n a a a b b b ++++++21122(...).n n a b a b a b ≥+++ ⑦向量形式的柯西不等式:设,αβ是两个向量,则,αβαβ⋅≤当且仅当β是零向量,或存在实数k ,使k αβ=时,等号成立.⑧排序不等式(排序原理):设1212...,...n n a a a b b b ≤≤≤≤≤≤为两组实数.12,,...,n c c c 是12,,...,n b b b 的任一排列,则12111122......n n n n n a b a b a b a c a c a c -+++≤+++1122....n n a b a b a b ≤+++(反序和≤乱序和≤顺序和),当且仅当12...n a a a ===或12...n b b b ===时,反序和等于顺序和.⑨琴生不等式:(特例:凸函数、凹函数)若定义在某区间上的函数()f x ,对于定义域中任意两点1212,(),x x x x ≠有12121212()()()()()().2222x x f x f x x x f x f x f f ++++≤≥或则称f(x)为凸(或凹)函数.板块一 基本不等式及其变换一、“配、凑、拆”的技巧 ①基本不等式及变形1.函数f (x )=x +1x (x >0)值域为________;函数f (x )=x +1x (x ∈R )值域为________;2.函数f (x )=x 2+1x 2+1的值域为________.2.若x >1,则x +4x -1的最小值为________. 解:x +4x -1=x -1+4x -1+1≥4+1=5.当且仅当x -1=4x -1,即x =3时等号成立.答案:53.已知x <0,则f (x )=2+4x +x 的最大值为________. 解:∵x <0,∴-x >0,∴f (x )=2+4x +x =2-⎣⎢⎡⎦⎥⎤4-x+-x .∵-4x +(-x )≥24=4,当且仅当-x =4-x ,即x =-2时等号成立.∴f (x )=2-⎣⎢⎡⎦⎥⎤4-x+-x ≤2-4=-2,∴f (x )的最大值为-2..54124,45.1的最大值求函数已知-+-=<x x y x 答案:1.,)0(312)(.2的值并求取最值时的最值求x x x xx f ≠+=答案:略223.,,()().a b y x a x b =-+-(三星)为实常数求的最小值解:(1)方法一:方法二:(1)函数f (x )=x (1-x )(0<x <1)的值域为____________; (2)函数f (x )=x (1-2x )⎝ ⎛⎭⎪⎫0<x <12的值域为____________.解:(1)∵0<x <1,∴1-x >0, x (1-x )≤⎣⎢⎡⎦⎥⎤x +1-x 22=14, ∴f (x ) 值域为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,14.(2)∵0<x <12,∴1-2x >0.x (1-2x )=12×2x (1-2x )≤12·⎣⎢⎡⎦⎥⎤2x +1-2x 22=18,∴f (x ) 值域为⎝ ⎛⎭⎪⎫0,18.8.已知0<x <1,则x (3-3x )取得最大值时x 的值为________. 解:由x (3-3x )=13×3x (3-3x )≤13×94=34,当且仅当3x =3-3x ,即x =12时等号成立.9.函数y =x 1-x 2的最大值为________.解:x 1-x 2=x 21-x 2≤x 2+1-x 22=12..)2)(12(,523.42222的最大值求已知++==+b a y b a答案:147162223.,1,1.2y x y R x x y +∈+=+(三星)设且求的最大值221y+≤2210.1,.x yx y xyx y+>=-(二星)若且求的最小值答案:23.设x,y∈R,且xy≠0,则⎝ ⎛⎭⎪⎫x2+1y2·⎝⎛⎭⎪⎫1x2+4y2的最小值为________.解:⎝⎛⎭⎪⎫x2+1y2⎝⎛⎭⎪⎫1x2+4y2=5+1x2y2+4x2y2≥5+21x2y2·4x2y2=9,当且仅当x2y2=12时“=”成立.14.在各项都为正数的等比数列{}n a中,若2018a=,则2017201912a a+的最小值为________.4 14.已知正数x y,满足2230x xy+-=,则2x y+的最小值是___________.3②二次分式有关12.已知t>0,则函数y=t2-4t+1t的最小值为________.答案-2解:∵t>0,∴y=t2-4t+1t=t+1t-4≥2-4=-2,且在t=1时取等号.13.当x>0时,则f(x)=2xx2+1的最大值为________.解:∵x>0,∴f(x)=2xx2+1=2x+1x≤22=1,当且仅当x=1x,即x=1时取等号.14.(1)求函数f(x)=1x-3+x(x>3)的最小值;(2)求函数f(x)=x2-3x+1x-3(x>3)的最小值;解:(1)∵x>3,∴x-3>0.∴f(x)=1x-3+(x-3)+3≥21x-3·x-3+3=5.当且仅当1x-3=x-3,即x=4时取等号,∴f(x)的最小值是5.(2)令x-3=t,则x=t+3,且t>0.∴f(x)=t+32-3t+3+1t=t+1t+3≥2t·1t+3=5.当且仅当t=1t,即t=1时取等号,此时x=4,∴当x=4时,f(x)有最小值为5.15.设x>-1,求函数y=x+4x+1+6的最小值;解:∵x>-1,∴x+1>0.∴y=x+4x+1+6=x+1+4x+1+5≥2x+1·4x+1+5=9,当且仅当x+1=4x+1,即x=1时,取等号.∴当x=1时,函数y的最小值是9.4.当x>0时,则f(x)=2xx2+1的最大值为________.解:(1)∵x >0,∴f(x)=2xx2+1=2x+1x≤22=1,当且仅当x=1x,即x=1时取等号.5.函数y=x2+2x-1(x>1)的最小值是________.解:∵x>1,∴x-1>0.∴y=x2+2x-1=x2-2x+2x+2x-1=x2-2x+1+2x-1+3x-1=x-12+2x-1+3x-1=x-1+3x-1+2≥2 x-13x-1+2=23+2.当且仅当x-1=3x-1,即x=1+3时,取等号.答案:23+2③平方平均数的应用228.,1,.x y R x y x y +∈+=+(一星)已知且求的最大值解:使用不等式变形2a b +≤.11.()0,0,1,.a b a b >>+=二星设答案:7.(三星)设,0,5,a b a b >+= _________. 解:因为,0,5,a b a b >+=所以()()139a b +++=由不等式2x y+≤2≤=,13.(四星)已知实数a b c ,,满足22201a b c a b c ++=++=,,则a 的最大值是 ____________. 解:∵222b c bc +≥,即()()2222222b c b c bc b c +++=+≥,∴()2222b c b c++≥,由0a b c ++=,得b c a +=-,由2221a b c ++=,得()22222122b c a a b c +-=+=≥,∴223a ≤,∴a ,故a .9.(三星)已知R k ∈,点(),P a b 是直线2x y k +=与圆22223x y k k +=-+的公共点,则ab 的最大值为( )BA .15B .9C .1D .53-1.(二星)若0,0x y >>的最小值为_________.2.)510)(51(.52的最值求函数≤≤-=x x x y答案:4675.cos sin ,.62的最大值求为锐角设θθθ=y答案:9二、附条件求最值:“1”的代换5:已知正数a ,b 满足a +2b =1,则1a +1b 的最小值是____. 解:1a +1b =a +2b a +a +2b b =3+2b a +ab ≥3+22b a ·ab =3+2 2.36.已知x >0,y >0,且2x +y =1,则1x +2y 的最小值是_________. 解 因为1x +2y =(2x +y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +2y=4+y x +4x y ≥4+2y x ·4x y =8,等号当且仅当y =12,x =14时成立.37.已知x >0,y >0,且2x +y =1,则1x +1y 的最小值为________; 解 ∵x >0,y >0,且2x +y =1,∴1x +1y =2x +y x +2x +y y=3+y x +2xy ≥3+2 2.当且仅当y x =2xy 时,取等号.38.已知x >0,y >0,且9x +1y =1,求x +y 的最小值. 解:∵9x +1y =1,∴x +y =(x +y )⎝ ⎛⎭⎪⎫9x +1y =10+9y x +x y ≥10+29y x ·xy =16.当且仅当9y x =x y 且9x +1y =1,即x =12,y =4时取等号. ∴当x =12,y =4时,x +y 有最小值为16.39.已知x ,y 为正实数,且1x +16y =1,求x +y 的最小值. 解:∵1x +16y =1,∴x +y =(x +y )·⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +16y =17+16x y +y x ≥17+216x y ·yx =25.当且仅当16x y =y x 且1x +16y =1时,等号成立. ∴x =5,y =20时,x +y 有最小值25.1.已知a >0,b >0,a +b =2,则y =1a +4b 的最小值是________. 解: ∵a +b =2,∴a +b2=1.∴1a +4b =⎝ ⎛⎭⎪⎫1a +4b ⎝⎛⎭⎪⎫a +b 2 =52+⎝ ⎛⎭⎪⎫2a b +b 2a≥52+22a b ·b 2a=92⎝ ⎛⎭⎪⎫当且仅当2a b =b 2a ,即b =2a 时,等号成立. 故y =1a +4b 的最小值为92.40.若正数x ,y 满足x +3y =5xy ,则3x +4y 的最小值是( )A.245B.285 C .5 D .6解 ∵x >0,y >0,由x +3y =5xy 得15⎝ ⎛⎭⎪⎫1y +3x =1.∴3x +4y =15(3x +4y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1y +3x=15⎝ ⎛⎭⎪⎫3xy +4+9+12y x =135+15⎝⎛⎭⎪⎫3x y +12y x ≥135+15×23x y ·12yx =5(当且仅当x =2y 时取等号),∴3x +4y 的最小值为5.41.正数x ,y 满足1x +9y =1. (1)求xy 的最小值; (2)求x +2y 的最小值. 解:(1)由1=1x +9y ≥2 1x ·9y 得xy ≥36,当且仅当1x =9y ,即y =9x =18时取等号,故xy 的最小值为36.(2)由题意可得x +2y =(x +2y )⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +9y =19+2y x +9x y ≥19+22y x ·9xy =19+62,当且仅当2y x =9xy ,即9x 2=2y 2时取等号,故x +2y 的最小值为19+6 2.9.,,280,.x y R x y xy x y +∈+-=+(二星)已知且求的最小值答案:18227.()01,,,().1a b x a b f x x x<<=+-三星设为常数求的最小值答案:2()a b +2.(二星)若直线()10,0x ya b a b+=>>过点(1,1),则a b +的最小值等于( )A.2B.3C.4D.5解:因为直线过点(1,1),所以111=+b a ,所以ba ab b a a b b a b a b a ++=+++=++=+211)11)((,因为0,0>>b a ,所以4222=⨯+≥++baa b b a a b ,当且仅当“a=b=2”时等号成立.14.(二星)若()42log 34log a b +=则a b +的最小值是( )DA .6+B .7+C .6+D .7+112511.0,0,1,:.4a b a b a b a b ⎛⎫⎛⎫>>+=++≥ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭(三星)设求证1.(四星)已知20x y >>,且满足181022x y x y++=-,求实数x 的最大值. 答案:[]2,181.已知,x y 都是正数,且1x y +=,则4121x y +++的最小值为__________.941.(三星)设,x y 是正实数,且1x y +=,则2221x y x y +++的最小值是___________.141.(三星)已知1,,(0,1)4ab a b =∈,则1211a b+--的最小值是__________.20.(四星)函数()22log 1log 1x f x x -=+,若()()1221f x f x +=(其中1x 、2x 均大于2),则()12f x x 的最小值为_______。
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。
几个著名的不等式
(1)
(1
x)n
1
nx( x
0)
,推广为
(1
x)n
1
nx
n(n 1) 2
x2(x
0)
等等.
(2) (1
x )n n
1
x
x2
xn (x
0) .
6.
2n 2n
1
的放缩
n
n
1
(2n 1)2 (2n)2
1
2n 1 2n
(2n 1)2 (2n)2 1
2n 2n
1 1
.
7.
2n 2n
b
2
.
特别地,
(1)若 a12 a22 an2 1 , b12 b22 bn2 1,则 a1 b1 a2bn anbn 1 . (2) a1a2 a2a3 a3a1 a12 a22 a32 . (3) (a1 a2 an )2 n(a12 a22 an2 ) . (二)推论
1
aikbik ) k
;
当且仅当 a1 a2 an 或 b1 b2 bn 时取等号.
特别地,若
a1
a2
, b1
b2
,则
a1b1
a2b2 2
(a1
a2 )(b1 22
b2
)
;
若
a1
a2
, b1
b2
,则
a1b1
a2b2 2
(a1
a2 )(bБайду номын сангаас 22
b2 )
.
推论 2. 多组正数 a1, a2 ,, an ;b1, b2 ,, bn ;…; z1, z2 ,, zn ;满足 a1 a2 an , b1 b2 bn , … , z1 z2 zn , 每 组 取 一 个 数 相 乘 再 求 和 S , 则 有
几个著名的不等式
• 例 3:设 a, b, c ∈ R + ,且 a 2 + b 2 + c 2 = 1。
a b c 3 3 + + ≥ 。 • 求证: 2 2 2 1− a 1− b 1− c 2
a2 b2 c2 3 3 • 分析:即证 。 + + ≥ 2 2 2 a (1 − a ) b(1 − b ) c(1 − c ) 2 1 4 2 2 2 2 2 2 • a (1 − a ) = (2a )(1 − a )(1 − a ) ≤ , 2 27
• 易得最小值为 −17 + 12 2 ,此时 a = 3 − 2 2, b = 2 − 1, c = 2 。
先看几个简单问题
1 1 • 7 设 a, b > 0 且 a + b = 1,求 (a + ) 2 + (b + ) 2 的最小值。 a b
x2 + y 2 x+ y 2 • 分析:因为 ) , ≥( 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 • 所以, [(a + ) 2 + (b + ) 2 ] ≥ { [(a + ) + (b + )]}2 = [ (1 + + )]2 , 2 a b 2 a b 2 a b 1 1 • 又因为 ( + )( a + b) ≥ 4 , a b 25 • 故所求最小值为 。 2
2
α
2
1 1 γ 2 d2 2 • 三式相加, a + ( + β )b + ( + )c + ≥ ab + 2bc + cd , 2 2α β 2 2γ
28个著名不等式
28个著名不等式摘要:一、前言二、勾股定理与毕达哥拉斯定理三、算术平均数与几何平均数四、调和平均数与算术平均数五、均值不等式六、柯西- 施瓦茨不等式七、切比雪夫不等式八、马尔可夫不等式九、辛普森不等式十、闵可夫斯基不等式十一、排序不等式十二、琴生不等式十三、Jensen 不等式十四、基本不等式十五、阿姆斯特朗不等式十六、赫尔德不等式十七、闵可夫斯基- 马氏不等式十八、拉格朗日乘数法与KKT 条件十九、排序不等式在组合优化中的应用二十、新闻不等式二十一、塔克尔不等式二十二、最大最小化原理二十三、波利亚- 斯图姆定理二十四、切比雪夫- 马尔可夫不等式二十五、加权排序不等式二十六、李特尔伍德- 费米不等式二十七、闵可夫斯基- 切比雪夫不等式二十八、总结正文:一、前言本文将介绍28 个著名的数学不等式,这些不等式广泛应用于数学、物理、工程等领域,展示了数学的美丽和力量。
二、勾股定理与毕达哥拉斯定理勾股定理是最著名的数学不等式之一,描述了直角三角形的三个边的关系。
毕达哥拉斯定理则说明,在一个直角三角形中,斜边的平方等于两直角边的平方和。
三、算术平均数与几何平均数算术平均数是一组数的总和除以数的个数,而几何平均数是一组数的乘积的开n 次方。
两者之间有一个不等式关系:对于正数,算术平均数大于等于几何平均数。
四、调和平均数与算术平均数调和平均数是一组数的倒数的算术平均数的倒数。
与算术平均数类似,也有一个不等式关系:对于正数,算术平均数大于等于调和平均数。
五、均值不等式均值不等式是最基本的平均数不等式,它说明对于任何正数,其算术平均数大于等于几何平均数,当且仅当所有数相等时取等号。
六、柯西- 施瓦茨不等式柯西- 施瓦茨不等式是复分析中的一个重要不等式,它联系了复数的模和内积,是许多其他不等式的基础。
七、切比雪夫不等式切比雪夫不等式是概率论中的一个基本不等式,它描述了独立随机变量之和的分布。
八、马尔可夫不等式马尔可夫不等式是概率论中的一个重要不等式,它说明了在一定条件下,随机变量之和的概率分布的下界。
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。
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。
四个不等式
四个不等式因为观念决定行为,行为导致结果,要改变命运首先要改变心智,所以每一位员工首先要明确一些基本的观念,下面我们从四个基本观念讲起:(1)价值不等于被使用价值。
(2)能力不等于信任。
(3)知识不等于智慧。
(4)努力不等于成功,但是不努力一定不成功。
这四个方面是员工在职场中必须牢记的潜规则,作为一个营销总监,如果在公司的身份是打工者,那么一定要学会换位思考,学会以领导的眼光看问题,只有这样,你才能够树立正确的心态,赢得最大的成功,这是职场制胜的法宝。
学会从老板的角度看自己——对四个不等式的理解第一个不等式:价值不等于被使用价值这个不等式告诉我们只有你创造了无限的使用价值,你才能充分发挥你的个人价值。
过去不等于现在,更不代表未来,日新月异的社会要求我们随时归零,随时把现在当做全新的起点。
有些朋友在工作中感觉自己做得很好,认为自己是研究生,就应该享受什么待遇等,这些所有的表达都代表自我感觉很有价值,然而我认为这并不代表你很有身价。
出门在外打工,所有的公司、所有的上司,关心的不是你的价值,他们永远关心的是你的被使用价值,即你能为这个团队带来什么价值、创造多少利润,这是核心。
但是在现实中,往往很多朋友经常站在自己的角度来说自己怎样优秀、有什么样的价值,曾经担任世界500强企业的什么职位等,却很少有朋友说我能为这个企业带来什么价值。
举个例子,假如我们现在比较累,在走廊的过道里休息一下,但是看到走廊里有一瓶矿泉水,在矿泉水旁边有一个钻戒。
朋友们,这时你的第一反应是什么?往往很多朋友会告诉我说第一个动作是捡戒指,但是错了。
调查的结果告诉我们,第一个动作是左右先观察有没有其他人,当没有其他人的时候第二个动作会是捡戒指,大家都知道因为戒指值钱(即价值高)。
接下来换个场地,现在我们来到塔克拉玛干沙漠,已经两天没有水喝了,这时候突然有个人拿了1瓶矿泉水出现在你面前,这时候你手上戴了一枚巨大的钻戒,请问你愿意拿钻戒换矿泉水吗?答案很简单,你一定会换。
著名不等式公式(供知识拓展)
三角形角的嵌入不等式三角形角的嵌入不等式,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角,则对任意实数x、y、z,有:算术-几平均值不等式在数学中,算术-几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,它们的几平均数是。
算术-几平均值不等式表明,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x n+ 1是中最大的,由于,设,则,并且有。
卡尔松不等式 一批著名不等式的综合
卡尔松不等式一批著名不等式的综合卡尔松不等式是数学中著名的重要不等式,它在非线性系统的分析中具有非常重要的意义。
卡尔松不等式由20世纪美国数学家利文斯顿卡尔松于1934年发表,它是第一个正式发表的中继不等式,它开创了非线性运筹学的研究领域。
卡尔松不等式的形式结构为:(1)卡尔松一般形式:如果f(x)和g(x)是定义在区间[a,b]上的连续函数,且满足f(a)≤g(b),那么存在一个c∈[a,b],使得f (c)≤g(c)。
(2)卡尔松双边形式:设f(x)和g(x)分别是定义在区间[a,b]上的连续函数,且满足f(a)≤g(b),那么存在一个c∈[a,b],使得f(c)=g(c)。
卡尔松不等式的范围十分广泛,它已经广泛应用于几何、力学、经济学、化学等多个领域。
例如,卡尔松不等式可以用来分析多变量函数,求解积分方程,构建解析模型,并解决函数优化问题。
用卡尔松不等式进行最优化时,由于它比一般的梯度下降法更加精确,因此被广泛用于机器学习等方面。
卡尔松不等式通常是建立在有界函数上的,如果函数不是有界的,卡尔松不等式就不能用了。
但是,卡尔松不等式可以大大简化问题的解决过程,也可以用来解决无界函数的优化问题。
例如,用卡尔松不等式可以解决无界函数的最小化问题,而不必构造有界的函数。
20世纪以来,卡尔松不等式已被发展成一批著名不等式。
其中,维特比不等式和拉普拉斯不等式是最常用的,广泛应用于求解优化算法和求解积分方程等问题。
维特比不等式(1921年由莱布尼兹提出)简洁而富有智慧,是真正体现了卡尔松不等式这个基本性质的一个重要结果。
它是非线性积分方程的核心,用来解决有限事件序列的最优决策问题,广泛应用于经济学、运筹学和数值分析等领域。
另外,拉普拉斯不等式(1922年由奥斯特洛夫提出)也是一个重要的不等式,它可以用来解决复杂的优化问题,如拉格朗日函数极小化问题、凸函数极大化问题等。
另外,加权拉普拉斯不等式(2003年由唐韦星提出)也是一种重要的不等式,它可以用来求解线性和非线性的最优化问题。
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。
重要不等式
平均不等式一、引入:本节将讨论平均不等式、柯西不等式、排序不等式等著名不等式。
这些不等式不仅形式优美、应用广泛,而且也是进一步学习数学的重要工具。
1、定理1:如果R b a ∈,,那么ab b a 222≥+(当且仅当b a =时取“=”)证明:222)(2b a ab b a -=-+⇒⎭⎬⎫>-≠=-=0)(0)(22b a b a b a b a 时,当时,当ab b a 222≥+ 1.指出定理适用范围:R b a ∈, 强调取“=”的条件b a =。
2、定理2:如果b a ,是正数,那么ab ba ≥+2(当且仅当b a =时取“=”) 证明:∵ab b a 2)()(22≥+ ∴ab b a 2≥+ 即:ab b a ≥+2 当且仅当b a =时 ab ba =+2注意:1.这个定理适用的范围:+∈R a ;2.语言表述:两个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数。
3、定理3:如果+∈R c b a ,,,那么abc c b a 3333≥++(当且仅当c b a ==时取“=”)证明:∵abc ab b a c b a abc c b a 333)(32233333---++=-++)(3])())[((22c b a ab c c b a b a c b a ++-++-+++= ]32)[(222ab c bc ac b ab a c b a -+--++++= ))((222ca bc ab c b a c b a ---++++=])()())[((21222a c c b b a c b a -+-+-++=∵+∈R c b a ,, ∴上式≥0 从而abc c b a 3333≥++指出:这里+∈R c b a ,, ∵0<++c b a 就不能保证。
推论:如果+∈R c b a ,,,那么33abc c b a ≥++。
(当且仅当c b a ==时取“=”) 证明:3333333333)()()(c b a c b a ⋅⋅≥++⇒33abc c b a ≥++⇒33abc c b a ≥++ 4、算术—几何平均不等式:①.如果++∈>∈N n n R a a a n 且1,,,,21 则:na a a n+++ 21叫做这n 个正数的算术平均数,n n a a a 21叫做这n 个正数的几何平均数;②.基本不等式:na a a n +++ 21≥nn a a a 21(n i R a N n i ≤≤∈∈+1,,*)这个结论最终可用数学归纳法,二项式定理证明(这里从略) 语言表述:n 个正数的算术平均数不小于它们的几何平均数。
著名的不等式
20140725 著名的不等式1.两个重要的不等式链(1)),,(22222时等号成立当且仅当b a R b a ab b a b a =∈≥⎪⎭⎫ ⎝⎛+≥+. (2)),0,0(1122222时等号成立当且仅当b a b a ba ab b a b a =>>+≥≥+≥+(3),、、)(33333333+∈++≤⇔≥++R c b a c b a abc abc c b a 当且仅当a = b = c 时,“=”号成立;(4))(3333+∈⎪⎭⎫ ⎝⎛++≤⇔≥++R c b a c b a abc abc c b a 、、 ,当且仅当a = b = c 时,“=”号成立.2.柯西不等式 设1a ,2a …n a 及1b ,2b …n b 为任意实数,则有不等式:222111n n n i i i i i i i a b a b ===⎛⎫⎛⎫⎛⎫≤ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑∑∑成立,其中当且仅当1b =2b …=n b =0或i i a kb =(1,2,,i n =)等号成立。
这就是著名的柯西不等式。
3.赫尔德(Holder )不等式设()n i b a i i ≤≤1,是2n 个正实数,,1,0,0=+>>βαβα则βαβα⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛≤∑∑∑===ni i ni i n i i i b a b a 111.4.幂平均不等式设n a a a 2,1是正实数,0>>βα,则ββαα111111⎪⎭⎫ ⎝⎛≥⎪⎭⎫ ⎝⎛∑∑==n i i n i i a n a n5.闵可夫斯基(Minkowski )不等式22222221212121nn n i i n i i b a b a b a b a ++++++≤⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛∑∑==例子1:若233=+b a ,求证2≤+b a .例子2:已知,x y R +∈,x +y =1,则22x y+的最小值是______________例子3:求函数sin 3cos sin 2cos 1x xy x x +=+-的值域例子4:函数y =?例子5:实数,a b满足1=,则22a b +=_______________例子6:若,,x y z 是正数,且满足()1xyz x y z ++=,则()()x y y z ++的最小值为练习:1.设a , b ∈R +,且a ≠b ,P =ab b a 22+, Q =a +b , 则 (A )P >Q (B )P ≥Q (C )P <Q (D )P ≤Q2.设a , b , c , d , m , n 都是正数, P =cd ab +, Q =ndm b nc ma +⋅+,则有 (A )P ≤Q (B )P ≥Q (C )P =Q (D )不确定3.若a , b ∈R +,且a ≠b , M =ab ba +, N =b a +,则M 与N 的大小关系是(A )M >N (B )M <N (C )M ≥N (D )M ≤N4.设a +b +c =1, a 2+b 2+c 2=1,且a >b >c ,则c 的取值范围是(A )(1, +∞) (B )(-1, 0) (C )(-31, 0) (D )[-31, 0) 5.已知a , b , c 为三角形的三边,设M =b b a a +++11, N =c c +1, Q =ba b a +++1,则M , N 与Q 的大小关系是(A )M <N <Q (B )M <Q <N (C )Q <N <M (D )N <Q <M6.若,x y R ∈且满足32x y +=,则3271xy++的最小值是( )A. B.1+ C .6 D .77.若,,x y a R +∈,且y x a y x +≤+恒成立,则a 的最小值是( ) A. BC .1D .128.设,a b c n N >>∈,且ca nc b b a -≥-+-11恒成立,则n 的最大值是( ) A .2 B .3 C .4 D .69.设不等的两个正数,a b 满足3322a b a b -=-,则a b +的取值范围是( )A .(1,)+∞B .4(1,)3 C .4[1,]3 D .(0,1)10.已知a >0,b >0,a+b=2,则y=14a b+的最小值是 ( ) (A )72 (B )4 (C) 92(D) 511.设0a b >>,则()211a ab a a b ++-的最小值是( ) (A )1 (B )2 (C )3 (D )4 12.已知x >0,y >0,x +2y +2xy=8,则x +2y 的最小值是( ) A. 3 B. 4 C.92 D. 11213.设0a b c >>>,则221121025()a ac c ab a a b ++-+-的最小值是( )(A )2 (B )4 (C ) (D )514.设,,1,a b R a b +∈+= ).A. 2B. .C 3 D.15.若正数b a ,满足111=+b a ,则1411-+-b a 的最小值为( ) A .4 B .6 C .9 D .1616.设R c b a ∈,,,且2=++c b a ,12222=++c b a ,则c 的最大值和最小值的差为 A.2 B.310 C.316 D.320 17.若直线1x ya b+=通过点(cos sin )M αα,,则( ) A .221a b +≤ B .221a b +≥ C .22111a b+≤D .22111a b+≥18.若,,a b c R +∈,且1a b c ++=,则c b a ++的最大值是19. 已知实数0<a ,0<b ,且4=ab ,则22b a ba ++的最小值是20.求函数y =的最大值21. 已知y x ,均为正数,且12-+=y x xy ,则y x +的最小值为 22.设222(,)()(),(,,0),F x y x y x x y R y y=++-∈≠则(,)F x y 的最小值为 .23. 若实数x ,y 满足1x ≥-,1y ≥-且2244x y x y +=+,则2222x y y x --+的取值范围是 ________.24. 已知a ,b ,c 均为正实数,且21a b c ++=,则2a a c ab bc +++的最大值为________.25. 已知点)1,2(A 、)3,1(B ,直线01=+-by ax ),(+∈R b a 与线段AB 相交,则()221b a +-的最小值为_______26. 正实数,,x y z 满足2221x y z ++=,则222111x y z++的最小值是_________27. 若实数,,满足,,则的最大值是_____________28. 函数x x y cos sin +=(20π≤≤x )的值域是_____________29.设 a +b =2,b >0,则12|a|+|a|b的最小值为_____________ 21.已知a , b , x , y 均为正数,且a +b =10, ybx a +=1,x +y 的最小值为18,则a =22.设x ,y 为实数,若1422=++xy y x ,则2x +y 的最大值是________23. 已知a b >,且1ab =,则221a b a b++-的最小值是 .24. (2010华附)已知,*41x y R x y ∈+=,且,则11x y+的最小值为 25. 已知y x m y x y x +=+=+4,lg lg )lg(则m 的取值范围是 26.若a,b,c,d是正数,且满足4a b c d +++=,用M表示,,,a b c a bd a c d b c d ++++++++中的最大者,则M 的最小值为__________27.已知0,0x y >>且191x y+=,求使不等式x y m +≥恒成立的实数m 的取值范__________28. 设实数y x ,满足1)1(22=-+y x ,当0≥++c y x 时,求c 的取值范围__________。
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..
【本讲教育信息 】
一 . 教学内容:
几个著名的不等式
二、本周教学目标:
1、掌握柯西不等式、平均不等式等几个著名不等式的基本形式和特点.
2、会用参数配方法证明柯西不等式,体会构造方程解决数学问题的思想.
3、能将基本不等式推广到一般形式.
4、掌握利用均值不等式、柯西不等式在求函数最值中的应用,体会不等式与其它知识及现实世界的联系。
三、本周知识要点:
定理 1:设 a , b , c , d 均为实数,则
( ac bd )
2
(a 2 b 2 )(c 2
d 2 )
当且仅当 ad bc 时等号成立。
定理 2:(柯西不等式的向量形式)设α,β是平面上的两个向量,则 当且仅当两个向量方向相同或相反时等号成立.
定理 3:(柯西不等式的一般形式)给定两组实数
a 1, a 2, , a n ;
b 1, b 2, ,b n 有
n
n
n
( a i b i ) 2
(
a i 2 ) (
b i 2 )
,( *)
i 1
i 1
i 1
当且仅当
a i
kb i (i
,, ,
n ) 时等号成立。
1 2
n
n
n
f ( x) (
a i 2 )x 2 (2
a i
b i )x
b i 2
证明: i
1
i 1
i 1
( 1)若
a i
全为 0,则结论显然成立;
n
2
( 2)若 a i
不全为
a i
0,则 i
,
f (x)
为首项系数大于
0 的一元二次函数,并且
..
n
f ( x)
(a i x b i ) 2
( x) 的判别式
i 1
,故
f
n
n
n
(2 a i b i )2
4 a i 2
b i 2
i 1
i 1
i
1
,即
n
n
n
(
a i
b i )2
(
a i 2 ) (
b i 2 )
i 1
i 1
i 1
显然,当且仅当 a i kb i (i
,, , n) 时等号成立。
1 2
定 理4
: 设
x 1 , y 1 , x 2 , y 2 , x 3 , y 3 为 任 意 实
数 , 则
这个不等式通常称为三角形不等式
定理 5: n 个正数的算术—几何平均不等式:
a 1 a 2
a n
其中,
n 称为这 n 个正数的算术平均,
几何平均.这个不等式通常称为算术-几何平均不等式,它表明:
于它们的几何平均.
n
a 1a 2
a n 称为这 n 个正数的
n 个正数的算术平均不小
【典型例题】
设 a , b , c 为正数,且 a + b + c = 1,求证: (a 1 )2 (b 1 ) 2 (c 1 )2 100
例 1. a b c
3
1
(12 12 12 )[( a 1)2
(b 1)2 (c 1)2 ]
证明: 左边= 3
a
b c
==
证:原不等式等价于
a2 b2 c2 d 2 ( (a c)2 (b d )2 ) 2
a2 b2 c2 d 2 2 a2 b2 c2 d 2 (a c)2 (b d )2 a2 b2 c2 d 2
ac bd
证:设(x1, y1 ), ( x2 , y2 ), ( x
3
, y
3
)
,则
( x1 x2 )2 ( y1 y2 ) 2
( x2 x3 ) 2 ( y2 y3) 2
( x1 x3 )2 ( y1 y3 )2
根据三角不等式,即得
例 4. 把一条长为 m的绳子截成三段,各围成一个正方形.怎样截法才能使这三个正方形的
面积和最小 ?
解:设三段的长度各为x,y, z 则 x+ y+ z= m.三个正方形的面积和为
因为 ( x2 y2 z2 )(12 12 12 ) ( x y z)2 m2
m m2 m 2
当且仅当 x= y= 3 时等号成立,所以x
2 y2 z2
有最小值 3 ,从而S有最小值48 81
例 5. 已知x≠ 0,当x取什么值时,x2+x2 的值最小 ?最小值是多少 ?
81 81
分析:注意到 x2+x2 是和的形式,再看x2·x2 = 81 为定值,从而可求和的最小值
81 81
x 2
81
解: x≠0 x2>0,x2 > 0,∴x2+x2 ≥ 2 x2 = 18,
81
当且仅当 x2=x2 ,即 x=±3时取“=”号
81
故 x=±3时, x2+x2 的值最小,其最小值是18
1. 已知 3x + y = 10,则 x
2
y 2的最小值 为(
)
1
A.
10
B.10
C.1
D. 100
32
2. 若
,则
n 2
+ n 2
的最小值为
__________ .
n>0
3. 已知 a , b , c 是正实数,且 abc =1,则 A.3 B.6 C.9 D.12
1 1
1
a
b c 的最小值为(
)
4. 已知 a b c a 2 b 2 c 2
1
1,求证:
3 (用三种方法)
1. B
2. 8
2
3. A
4.
证明: Q a 2
b 2
c 2 ( a b c)2
(2 ab 2bc 2ac) (a b c)2
2( a 2 b 2 c 2 )
3(a 2 b 2
c 2 ) (a
b c) 2 1
a 2
b 2
c 2 1
3
(a b c) 2
Q a 2 b 2
c 2
1 a
2 b 2 c 2
另法一:
3 3
1 (2a
2 2b 2 2c 2 2ab 2bc 2ac)
3
1
[( a b) 2 (b c)2 ( a c) 2 ] 0
3 1
a 2
b 2
c 2
3
另法二: Q (12
12 12 )( a 2 b 2 c 2 ) (a b c)
2
1
即 3(a
2
b 2
c 2 ) 1, a 2 b 2 c 2 1
3。