二维形式的柯西不等式

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二维柯西不等式

周练 5:已知 2 x2 y2 =1,求 2x y 的最大值.
变式3:
若2x 3 y 1,求4x2 9 y2的最小值,并求最小值点.
解 :由柯西不等式(4x2 9 y2 )(12 12 ) (2x 3 y)2 1,
4x2 9y2 1 . 2
当且仅当2x 1 3 y 1, acur urbd ur ur (4)柯西不等式的向量形式 .
分析：如果对不等式左端用柯西不等式，就得不到所要证明的结论. 若把第二个小括号内的前后项对调一下，情况就不同了.
例3 : 求函数y x 1 10 x的最大值.
变式1 :求函数y 5 x 1 10 2x的最大值
变式 2:已知 4 x2 9 y2 =36,求 x 2 y 的最大值.
3.若2x 3y 1,求4x2 9 y2的最小值,并求最小值点.
探究：柯西不等式的几何意义是什么？
如图，设在平面直角坐标系xOy中有向量ar a,b,
r
ur r
c, d , 与之间的夹角为 .
y
O
x
(a2 b2 )(c2 d 2 ) (ac bd )2
定理2: （柯西不等式的向量形式）
设r
r
, 为平面上的两个向量, 则
ur ur ur ur
二维形式的柯西不等式
定理1（二维形式的柯西不等式）:
若a,b,c,d都是实数,则 (a2 +b2)(c2 +d2)≥(ac +bd)2
你能证明吗？
当且仅当ad =bc时,等号成立.
二维形式的柯西不等式的变式: (1) a2 b2 c2 d 2 ac bd (2) a2 b2 c2 d 2 ac bd
| g || || |
其中等号当且仅当两个向量共线时成立.

二维形式的柯西不等式证明

二维形式的柯西不等式证明柯西不等式是数学中基本的不等式之一，在计算机科学、物理学、统计学等领域中都有广泛的应用。

本文将介绍柯西不等式的二维形式，并给出其证明过程。

柯西不等式的二维形式表述如下：设a1, a2, b1, b2为任意实数，则有：(a1^2+a2^2)×(b1^2+b2^2)≥(a1b1+a2b2)^2其中，等号当且仅当a1b2=a2b1时成立。

下面是柯西不等式的证明过程：首先，我们将(b1, b2)视为一个向量b，(a1, a2)视为一个向量a，则柯西不等式的二维形式可以写成：|a|×|b|×cosθ≥a·b其中，|a|和|b|分别表示向量a和向量b的模，θ表示向量a和向量b之间的夹角，a·b表示向量a和向量b的点积。

接下来，我们将a向量和b向量分别写成坐标形式：a=(a1, a2), b=(b1, b2)则有：|a|×|b|×cosθ=√(a1^2+a2^2)×√(b1^2+b2^2)×cosθ而a·b=a1b1+a2b2因此，柯西不等式的二维形式可以重新写成：√(a1^2+a2^2)×√(b1^2+b2^2)×cosθ≥a1b1+a2b2接下来，我们考虑将右侧的a1b1和a2b2变形，即：(a1b1+a2b2)^2-(a1b2-a2b1)^2这个变形的原理是差平方公式。

然后，我们将这个式子带回到柯西不等式的二维形式中，得到：√(a1^2+a2^2)×√(b1^2+b2^2)×cosθ≥(a1b1+a2b2)^2-(a1b2-a2b1)^2由于(a1b2-a2b1)^2≥0，因此右侧的式子比柯西不等式的右侧更小或相等。

因此，我们得到了柯西不等式的二维形式：√(a1^2+a2^2)×√(b1^2+b2^2)×cosθ≥a1b1+a2b2其中，等号当且仅当a1b2=a2b1时成立。

2024年高考数学高频考点(新高考通用)柯西不等式(精讲+精练)解析版

【一轮复习讲义】2024年高考数学高频考点题型归纳与方法总结（新高考通用）
素养拓展01柯西不等式（精讲+精练）
1.二维形式的柯西不等式
.),,,,,()())((22222等号成立时当且仅当bc ad R d c b a bd ac d c b a =∈+≥++2.二维形式的柯西不等式的变式
bd ac d c b a +≥+⋅+2222)1( .),,,,,(等号成立时当且仅当bc ad R d c b a =∈bd ac d c b a +≥+⋅+2222)2(
.),,,,,(等号成立时当且仅当bc ad R d c b a =∈.)
,0,,,(())()(3(2等号成立，时当且仅当bc ad d c b a bd ac d c b a =≥+≥++3.
二维形式的柯西不等式的向量形式
.),,,(等号成立时使或存在实数是零向量当且仅当βαβk k =≤注：有条件要用；没有条件，创造条件也要用。

比如，对2
2
2
c b a ++，并不是不等式的形状，但变成
()()
2222221113
1
c b a ++∙++∙就可以用柯西不等式了。

4.扩展：()()233221122322212
2322
21)(n n n n b a b a b a b a b b b b a a a a ++++≥++++++++ ，当且仅当n n b a b a b a :::2211=== 时，等号成立.
【题型训练1-刷真题】
二、题型精讲精练
一、知识点梳理。

二维形式的柯西不等式

xn x1 )

x1 x2
2

x2 x3
2

xn1 xn
2

xn x1
2

2
x2
2
x3

2
xn
x1
2
≥
x1 x2
当且仅当 b 1 b2 时，上式取等号，
1 a2
a
ab 1 a2 1 b2 ,
a2b2 1 a2 1 b2 ,
于是 a2 b2 1 。注：这里是利用其取等号的充分必要条件来达到目的
分析：我们利用 9 与 2 这两个常数进行巧拆，9=1 1 12 ，
运用这个定理,我们可以解决以前感觉棘手的问题.
思考 1:设 a, b R , a b 1, 求证: 1 1 ≥ 4 . ab
证明:由于 a, b R ,根据柯西不等式,得
(a b)( 1 1 )≥ ( a 1 b 1 )2 4
ab
a
b
又 a b 1,∴ 1 1 ≥ 4 ab
一般形式的三角不等式 x12 x22 xn2 y12 y22 yn2
( x1 y1 )2 ( x2 y2 )2 ( xn yn )2
柯西不等式的应用举例: 思考 2.已知 4x2 9 y2 36 ,求 x 2 y 的最大值.

y的最小值.
解
:

x,
y,a,b
R ,
a x

b y

1,

二维形式的柯西不等式

06
二维形式的柯西不等式的拓展与推广
向高维空间的拓展
高维柯西不等式
对于任意两个n维向量a和b，有 (a1^2+a2^2+...+an^2)(b1^2+b2^2+... +bn^2) ≥ (a1b1+a2b2+...+anbn)^2，当且仅当a和b线性相关时取等号。
几何意义
高维柯西不等式在几何上可以理解为两个高维向量长度的乘积大于等于它们内积的平方。
与其他数学分支的联系与应用
01
线性代数中的应用
柯西不等式在线性代数中可用于证明矩阵的正定性、求解特征值问题等。
02 03
概率论与数理统计中的应用
在概率论与数理统计中，柯西不等式可用于证明某些概率不等式、求解某些统计量的界等。例如，利用柯西不等式可以证明切比雪夫不等式、马尔可夫不等式等。
分析学中的应用
柯西不等式二维形式的几何意义
柯西不等式的二维形式可以看作是平面中两个向量的模长之积与它们的内积的平方之间的关系。当且仅当两个向量共线时，等号成立。
柯西不等式二维形式的性质
• 性质一：正定性。当$a_1, a_2$和$b_1, b_2$均不为零时，柯西不等式的左边总是大于零，即$(a_1^2 + a_2^2)(b_1^2 + b_2^2) > 0$。
04
二维形式的柯西不等式在几何中的应用
在三角形中的应用
面积估计
通过二维形式的柯西不等式，可以对三角形的面积进行估计，得到面积的上界和下界。
边长关系
式关系，如两边之和大于第三边等。
在平行四边形中的应用
对角线性质
二维形式的柯西不等式可用于研究平行四边形的对角线性质，如对角线长度与边长之间的关系。

二维形式的柯西不等式

种不等关系,或构造成一个不等式,如基本不等式是由两个数来构
造的,但怎样构造要仔细体
会.(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2,(a2+b2)(d2+c2)≥(ad+bc)2,谁与谁组合、
联系,要有一定的认识.
2.柯西不等式取等号的条件
剖析:柯西不等式取等号的条件不易记住,我们可以多方面联系
来记忆,如(a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2,取等号的条件是“ad=bc”,有点
第三讲柯西不等式与排序
不等式
一二维形式的柯
西不等式
学习目标：
1.认识柯西不等式的几种不同形式,理解其几何意义.
2.通过运用柯西不等式分析解决一些简单问题.
1.对柯西不等式的理解
剖析:柯西不等式的几种形式,都涉及对不等式的理解与记忆,因
此,二维形式的柯西不等式可以理解为四个有顺序的数来对应的一
错等号成立的条件.
题型一
题型二
题型三

正解:构造两组实数 , , , .

∵x,y,a,b∈R+, + = 1,
∴x+y=[( ) +( ) ]·
2
当且仅当 ∶

即 =
2

=
∶

时,等号成立.

∴(x+y)min=( + )2.

,

2
+

2
≥ ( + )2.
(3a+b)2=(a·3+b·1)2≤(a2+b2)(32+12)=10×10=100,即(3a+b)2≤100,

维形式的柯西不等式

猜想柯西不等式的一般形式
(a12 a22 an2 )(b12 b22 bn2 ) (a1b1 a2b2 anbb )2
x12
x
2 2
xn2
y12 y22 yn2
( x1 y1 )2 ( x2 y2 )2 ( xn yn )2
补充例题:
例1
已知x,
y,
a,
b
R
,且
a x
b y
1,求x
y的最小值.
解
:
x,
y,a,b
R ,
a x
b y
1,
x y ( x )2 ( y )2
( a b )2
从平面向量的几何背能景得到，
将平面向量的坐标代，入化简后得二维形式
的柯西不等(式a:12 a22 ) (b12 b22 ) (a1b1 a2b2 )
当且仅当a1b2 a2b1时, 等号成立. 类似地,从空间向量的几何背也景能得到
x12 y12 2 x12 y12 x22 y22 x22 y22 x12 y12 2 x1x2 y1 y2 x22 y22 x12 y12 2( x1x2 y1 y2 ) x22 y22 x12 2x1x2 x22 y12 2 y1 y2 y22 (x1 x2 )2 ( y1 y2 )2 x12 y12 x22 y22 ( x1 x2 )2 ( y1 y2 )2
二维形式的三角不等式 x12 y12 x22 y22 ( x1 x2 )2 ( y1 y2 )2
三维形式的三角不等式 x12 y12 z12 x22 y22 z22 ( x1 x2 )2 ( y1 y2 )2 (z1 z2 )2

不等式选讲专题(二)柯西不等式

2014 届不等式选讲专题（二）【柯西不等式】一、二维形式的柯西不等式(a 2 + b 2 )(c 2 + d 2 ) ≥ (ac + bd ) 2 (a , b , c , d ∈ R , 当且仅当 a d = bc 时, 等号成立.)二、二维形式的柯西不等式的变式(1) a 2 + b 2 ⋅ c 2 + d 2 ≥ ac + bd (a , b , c , d ∈ R , 当且仅当ad = bc 时, 等号成立.)(2) a 2 + b 2 ⋅ c 2 + d 2 ≥ ac + bd (a , b , c , d ∈ R , 当且仅当ad = bc 时, 等号成立.)(3)(a + b )(c + d ) ≥ ( ac + bd ) 2 (a , b , c , d ≥ 0 , 当且仅当 ad = bc 时，等号成立 .)三、二维形式的柯西不等式的向量形式α ⋅ β ≤ α β . (当且仅当 β 是零向量 , 或存在实数k , 使α = k β 时 , 等号成立 .)原则：有条件要用；没有条件，创造条件也要用。

比如说吧，对 a^2 + b^2 + c^2，并不是不等式的形状，但变成(1/3) * (1^2 + 1^2 + 1^2) * (a^2 + b^2 + c^2)就可以用柯西不等式了。

考点一：求最值问题【1】、设 a = (-2,1,2), b = 6 ，则 a ⋅ b 之最小值为________；此时 b = ________。

【2】设 a = (1，0，- 2)， b = (x ，y ，z)，若 x 2+ y 2+ z 2= 16，则 a b 的最大值为。

4 【4】设 a 、b 、c 为正数，求 (a + b + c)( + a 9 36+ ) 的最小值。

b c【5】. 设 x ，y ，z ∈ R ，且满足 x 2+ y 2+ z 2= 5，则 x + 2y + 3z 之最大值为【6】设 x ，y ，z ∈ R ，若 x 2+ y 2+ z 2= 4，则 x - 2y + 2z 之最小值为时，(x ，y ，z) =【8】、设 x, y , z ∈R, x 2 + y 2 + z 2 = 25 ，试求 x - 2 y + 2 z 的最大值与最小值。

二维形式的柯西不等式

根据两点间距离公式以及三角形的边长关系:
x12 y12 x22 y22 (x1 x2)2 (y1 y2)2
定理３（二维形式的三角不等式）设x1,Fra biblioteky, 1
x
,
2
y R 2
，那么
x12 y12 x22 y22 (x1 x2 )2 ( y1 y2 )2
问题：
你能否利用柯西不等式，从代数的角度证明这个不等式？
这在以后证明不等式时会用到
定理2: （柯西不等式的向量形式）设 , 是两个向量,则
当且仅当是零向量,或存在实数k , 使 k 时,等号成立.
一. 学习新课
（一）定理3 （二）例题（三）练习
观察
y
0
P1(x1,y1)
y P1(x1,y1)
P2(x2,y2)
0
x
x P2(x2,y2)
一、二维形式的柯西不等式（第二课时）
一. 课前复习
（一）定理1（二维形式的柯西不等式）:
若a,b,c,d都是实数,则 (a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2
当且仅当ad=bc时,等号成立.
二维形式的柯西不等式经过变形后可得到两个比较重要的不等式：
a2 b2 c2 d 2 ac bd a2 b2 c2 d 2 ac | | bd
例3.设a,b∈R+,a+b=1,求证
11 4 ab
注意应用公式： (a b)( 1 1 ) 4
ab
练习巩固：
练习一：
设a，b为正数，求
(a 1)(2b 1 )
b
2a
的最小值
练习二： P37 第6题
小结：

二维形式的柯西不等式

设 , 是两个向量 ,则
当且仅当是零向量 , 或存在实数 k, 使 k 时, 等号成立 .
观察
观察
y
P1(x1,y1) P2(x2,y2)
0
x
观察
y
P1(x1,y1) P2(x2,y2)
0
x
根据两点间距离公式以及三角形的边长关系:
观察
y
P1(x1,y1) P2(x2,y2)
的最小值
小结
本节课实际上是柯西不等式的一些简
单应用，柯西不等式是一个经典不等式，
是一个重要的数学结论，在以后的证明某
些不等式和求最值时有重要作用，要学会
灵活运用。
作业
1.教材第P36-37页，1、5、8、9
2.《考一本》第12课时
2 2
c d
2
2
| m n || m | | n | | cos || m | | n | | m n || m | | n |
向量形式：
m (a, b), n (c, d ) m n | m | | n | cos m n ac bd | m | | n | a b
定理３（二维形式的三角不等式）设 x1, y 1, x 2, y 2 R ，那么
2 2 2 2 x1 y1 x2 y2 ( x1 x 2 ) 2 ( y1 y2 ) 2
问题：
你能否利用柯西不等式，从代数的角度证明这个不等式？
例题
例1.已知a,b为实数,证明：
你能证明吗？
推论
推论
a b c d ac bd
2 2 2 2 2 2 2 2
a b c d ac | | bd

二维形式的柯西不等式

2 2 2 2 2
当且仅当ad bc时,等号成立.
思考：你还有哪些证明方法？
一、向量法： m (a, b), n (c, d ), ac bd m n m n cos m n a 2 b2 c 2 d 2
(a b )(c d ) (ac bd ) ,
2 2 2 2 2
二、二维的Cauchy不等式 • 定理1:(二维形式的柯西不等式)
若a, b, c, d都是实数, 则(a b )(c d ) (ac bd)
2 2 2 2 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 , 是两个向量 , 则 , 当且 // 仅当等号成立 .
2 2 2 3 3 2
三、例题探究
若a, b, c, d都是实数 , 则(a b )(c d ) (ac bd)
2 2 2 2 2
6 例2.已知x, y R,若|x y| 1,证 : 2 x 3 y . 5
2 2
1 1 1 1 2 6 2 2 2 1) (2 x 3 y )( ) ( 2 x 3 y ) ( x y) 1, 2 x 3 y 2 3 5 2 3 6 2 2 2 2 2 2 2) (2 x 3 y )(3 2) ( 2 x 3 3 y 2 ) 6( x y) 6,即2 x 3 y 5 6 2 2 变式：已知x, y R,若2 x 3 y , 证 : |x y| 1. 5
练习
练习 1 ：求函数y 5 x 1 10 2x的最大值 .
练习 2：已知a b 9, 求证： a cos b sin 3

二维的柯西不等式

二维形式的柯西不等式例1.已知已知a,b为实数，求证为实数，已知为实数
(a +b )(a +b ) ≥ (a +b )
4 4 2 2 3
3 2
例2.设a,b是正实数，a+b=1,求证设是正实数，求证是正实数
练习：练习：
1 1 + ≥4 a b
1. 证明 (x2+y4)(a4+b2)≥(a2x+by2)2 证明: 2. 已知已知x+2y=1, 求x2+y2的最小值的最小值.
------二维形式的柯西不等式
一般地，对于、一般地，对于a、b
2 2
a +b ≥ 2ab
当且仅当 a
R，我们有： ∈ ，我们有：
= b 时，等号成立。等号成立。
我们是如何推导的？你能类比它的推导我们是如何推导的？过程，研究一下关于(a 过程，研究一下关于 2+b2)(c2+d2)的的不等关系吗？不等关系吗？
二维形式的柯西不等式
定理1：若a,b,c,d都是实数，则定理：都是实数，都是实数
2 2 2 2
(a +b )(c +d ) ≥ (ac +bd)
2 2 2 2
2
当且仅当ad=bc时，等号成立. 时当且仅当推论：推论：
1.
a +b ⋅ c +d ≥| ac +bd |
2 +
2.(a +c)(b+d) ≥ ( ac + bd ) .(a,b, c, d ∈R ) (1,2当且仅当当且仅当ad=bc时，等号成立.) 当且仅当时 3. a2 +b2 ⋅ c2 +d2 ≥ ac | +| bd | | 当且仅当|ad|=|bc|时，等号成立. 当且仅当时

柯西不等式

1柯西不等式复习一、知识梳理1、二维形式的柯西不等式.,)())((,,,, )( 122222等号成立时当且仅当则都是实数若二维形式的柯西不等式定理bc ad bd ac d c b a d c b a =+≥++二维形式的柯西不等式的变式:.,,,,, )( 2等号成立时使或存在实数向量是零是两个向量设柯西不等式的向量形式定理k k =≤bd ac d c b a +≥+⋅+2222)1(bdac d c b a +≥+⋅+2222)2(2332244)())((,, 1b a b a b a b a +≥++证明为实数已知例4111,b a ,, 2≥+=+∈+ba Rb a 求证设例的最大值求函数例x x y 21015 3-+-=221221222221212211)()(R,y ,x ,y , )( 3y y x x y x y x x -+-≥+++∈那么设二维形式的三角不等式定理.1,yb ,,,, 1的最小值求且已知例y x x a R b a y x +=+∈+.,94,13222并求最小值点的最小值求若y x y x +=+2 2、一般形式的柯西不等式222112222122221)())((b n n n b a b a b a b b b a a a ++≥+++++。

,),,2,1(,),,2,1(0,,,,,,,,,,)(321321等号成立时使得或存在一个数当且仅当则是实数设一般形式的柯西不等式定理n i kb a k n i b b b b b a a a a i i i n n ====2222122121)(1,,,, 1n n n a a a a a a n a a a +++≤+++ 求证都是实数已知例22122221222)111( ))(111(:n n a a a a a a ⨯++⨯+⨯≥++++++ 证明22221221)(1n n a a a a a a n +++≤+++∴ 22122221)( )(n n a a a a a a n +++≥+++∴ da cd bc ab d c b a d c b a +++>+++2222,,,, 2证明是不全相等的正数已知例dacd bc ab d c b da cd bc ab d c b a a d d c c b b a d c b a da cd bc ab a d c b d c a +++>++++++>+++∴===∴+++≥++++++2222222222222222222a )()(,,,,)( ))((:即不成立是不全相等的正数证明的最小值求已知例222,132 3z y x z y x ++=++141143,71,141321141)32()321)((:2222222222222取最小值时即当且仅当证明z y x z y x z y x z y x z y x z y x ++=====≥++=∴++≥++++1111x 1x :1,x x ,R x ,x , 6. 412222121n 21n 21+≥++++++=+++∈+n x x x x x x P n n 求证且设1)()1x 1 1111()x 1x 11()11x (1 )111()1(:2212n 222111n 2n 222121212222121=+++=+⋅++++⋅+++⋅+≥++++++⋅++++++=++++++⋅+n nn n n n x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x n 证明3练习：证明：))(1)(1)(1)](()()([333b a c c a b c b a b a c c a b c b a ++++++++++22)()111(ab ac bc c b a ++=++≥23)(23)(21)(1)(1)(132333=≥++≥+++++abc ca bc ab b a c c a b c b a （当且仅当） 36941,1,,, 2≥++=++∈+z y x z y x R z y x 求证且已知例.,21,31,61,914136)321()941)((941:2222等号成立时即当且仅当用柯西不等式证法一======⋅+⋅+⋅≥++++=++z y x z y x z z y y x x z y x z y x z y x .,21,31,61,3,236126414)94()9()4(14)(9)(4)(1941:等号成立时即当且仅当代入法证法二======+++≥++++++=++++++++=++z y x x z x y zy y z z x x z y x x y z y x zz y x y z y x x z y x 222222236)sin 1sin 1sin 1)((:,,,,,1RC B A c b a R c b a ABC ≥++++∆求证外接圆半径为设其各边长为中在3100)1()1()1(:,1,,,.2222≥+++++=++c c b b a a c b a c b a 求证且为正数设23)(1)(1)(1:,1,,,.3333≥+++++=∈+b a c c a b c b a abc R c b a 试证明且满足设。

二维形式的柯西不等式大全

32 42 x 5 6 x 5.
2.已知x,
y, a, b
R , 且
a x

b y

1,求x

y的最小值.
解
:

x,
y,a,b
R ,
a x

b y

1,
x y ( x )2 ( y )2
( a b )2
a2 b2 c2 d 2 | ac bd | , a2 b2 c2 d 2 | ac | | bd | .
定理 1(二维形式的柯西不等式) 若 a,b,c,d 都是实数,则 (a2 b2)(c2 d 2)≥(ac bd)2 .
当且仅当 ad bc 时,等号成立.
4x2 9y2 1 . 2
当Hale Waihona Puke 仅当2x 1 3 y 1,即2x 3 y时取等号.
由22
x x

3y 3y

1得

x y

1 4 1 6
4x2 9 y2的最小值为1 ,最小值点为( 1 , 1 )
2
46
[方法总结] 利用柯西不等式求最值的方法 (1)先变形凑成柯西不等式的结构特征，是利用柯西不
= a b2 x1x2 x1x2 .得证
[方法总结] 利用二维柯西不等式的代数形式证题时，要抓住不等
式的基本特征： (a2＋b2)(c2＋d2)≥(ac＋bd)2，其中 a，b，c，d∈R 或(a
＋b)·(c＋d)≥( ac＋ bd)2，其中 a，b，c，d∈R＋.
[例3] 若3x＋4y＝2，求x2＋y2的最小值． [精讲详析] 本题考查柯西不等式的应用．解答本题需要熟知柯西不等式的结构，凑成柯西不等式的结构，然后利用柯西不等式求最值．由柯西不等式 (x2＋y2)(32＋42)≥(3x＋4y)2 得 25(x2＋y2)≥4，所以 x2＋y2≥245. 当且仅当x3＝4y时等号成立，

二维形式的柯西不等式课件

立,两边平方,得 9(1+sin2x)=16(1-sin2x).
又 x∈
π
0,
2
,所以 sin x=
7
5
7
.
5
故当 sin x= 时,函数 f(x)取最大值为 5 2.
(2)证明：因为 2 + 1 + 3 + 2 = 2 · +
2
3
+ ,所以设 m=( 2, 3),n=
1
2
+ , +
1
2
2
=1,则
x
+2y
的最小值为
2
1
1
1
1
+
≥x·
+
2y·
=1+ 2,
2 2

+
即 x2+2y2 的最小值为 2+1.
正解 x2+2y2=(x2+2y2)
1 2
2· =(1+

2
2
1
2
+
1
2
1

2

1
1
= ,且 2 + 2 =1,即

≥ · +
2)2=3+2 2,当且仅当
x2= 2+1,y 2= +1 时,等号成立,即 x2+2y2 的最小值为 3+2 2.
2
3
1
+
2
3·
,
所以 2 + 1 + 3 + 2=m·n.
由柯西不等式的向量形式可得|m·n|≤|m||n|,则 2 + 1 +

3-1 二维形式的柯西不等式

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3.已知 2x2+y2 =1,则 2x+y 的最大值是答案: 3 解析:2x+y= 2 × 2x+1×y ≤ ( 2) + 12 ×
2
.
( 2x) + y 2 2x 2 + y 2 = 3.
2
= 3×
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4 .求函数 y= x 2 -2x + 3 + x 2 -6x + 14的最小值. 解:y= (x-1) + 2 + (3-x) + 5,根据柯西不等式,有 y =(x-1) +2+(3-x) +5+2 [(x-1) + 2][(3-x) + 5] ≥(x-1)2 +2+(3-x)2 +5+2[(x-1)(3-x)+ 10] =[(x-1)+(3-x)]2 +( 2 + 5)2 =11+2 10. 当且仅当 5(x-1)= 2(3-x),即 x=
2
(2-a)+(2-b).
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证明:由柯西不等式,有
a2 b [(2-a)+(2-b)] + 2-a 2-b
2 2 2
=[( 2-a) +( 2-b) ]
2
2
a 2-a
+
2
b 2-b
≥
2-a ×பைடு நூலகம்
2
a 2-a
+ 2-b ×
b 2-b
=(a+b)2=4.
a2 b 4 则 + ≥ =2, 2-a 2-b (2-a)+(2-b)

二维形式的柯西不等式CP

由柯西不等式可知
2
ax1 bx2 bx1 ax2 ≥ a x1 x2 b x1 x2
= a b2 x1x2 x1x2 .得证
设f ( x) x , p, q 0,且p q 1,求证： pf ( x1 ) qf ( x2 ) f ( px1 qx2 )
证明:由于 a, b R ,根据柯西不等式,得
(a b)( 1 1 )≥ ( a 1
ab
a
又a b 1,
∴1 1≥4 ab
b 1 )2 4 b
可以体会到，运用柯西不等式，思路一步到位，简洁明了！解答漂亮！
当且仅当 b 1 b2 时，上式取等号，
1 a2
a
ab 1 a2 1 b2 ,
a2b2 1 a2 1 b2 ,
于是 a2 b2 1 。注：这里是利用其取等号的充分必要条件来达到目的
分析：我们利用 9 与 2 这两个常数进行巧拆，9=1 1 12 ，
x2 x3
x3
L

xn1 xn

xn
xn x1
x1
x1 x2 L xn 2 ,
于是
x12 x2

x22 x3
L

x2 n1 xn

xn2 x1
≥
x1

x2 L

xn
.
运用这个定理,我们可以解决以前感觉棘手的问题.
思考 1:设 a, b R , a b 1, 求证: 1 1 ≥ 4 . ab
一二维形式的柯西不等式
定理1（二维形式的柯西不等式）: 若a,b,c,d都是实数,则 (a2+b2)(c2+d2)≥(ac+bd)2 当且仅当ad=bc时,等号成立.

柯西不等式及应用

柯西不等式及应用一、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 =时取等号；二、二维形式的柯西不等式的变式：bd ac d c b a +≥+⋅+2222)1((,,,) a b c d R ∈，当且仅当ad bc =时取等号；bd ac d c b a +≥+⋅+2222)2((,,,) a b c d R ∈，当且仅当ad bc =时取等号；2(3)()()a b c d ++≥(,,,0)a b c d ≥，当且仅当ad bc =时取等号；三、n 维形式的柯西不等式：设,(1,2,3,)i i a b i n = 为实数，则22212()n a a a +++ 22212()n b b b +++ 21122()n n a b a b a b ≥+++ ，当且仅当0(1,2,3,)i b i n == 或存在一个实数k ，使得(1,2,3,)i i a kb i n == 时等号成立。

四、二维形式的柯西不等式的向量形式：αβαβ⋅≤ ，当且仅当0β= 或存在实数k ，使k αβ= 时取等号；五、基本方法：利用柯西不等式常常根据所求解(证)的式子结构入手，观察是否符合柯西不等式形式或有相似之处，将其配成相关结构形式是解决问题的突破口，有时往往要进行添项、拆项、重组、配方、换序等方法的处理.六、应用：1、证明恒等式：已知0,1a b ≤≤且1，求证：221a b +=.2、解方程（组）：12(1)x x =++.3、求最值（范围）:若实数x ，y ，z 满足232x y z ++=，求222x y z ++的最小值.4、证明不等式:已知正数,,a b c 满足1a b c ++= 证明： 2223333a b c a b c ++++≥.六、巩固练习：1.已知22223102x y z ++=，则32x y z ++的最小值为 .2. 已知实数,,a b c ,d 满足3a b c d +++=， 22222365a b c d +++=，则a 的最大值为，最小值为 .3．在实数集内方程组22294862439x y z x y z ⎧++=⎪⎨⎪-+-=⎩的解为 . 4.设❒ABC 之三边长x ，y ，z 满足20x y z -+=及320x y z +-=，则❒ABC 的最大角的大小是 .5.设6 ),2,1,2(=-=b a ，则b a ⋅之最小值为 ,此时=b .6.设a = (1，0，- 2)，b = (x ，y ，z)，若22216x y z ++=，则a b ⋅ 的最大值为 .7.空间二向量(1,2,3)a = ，(,,)b x y z =，已知b = a b ⋅ 的最大值为 ,此时b = .8.设a 、b 、c 为正数，则4936()()a b c a b c++++的最小值为 .9.设x ，y ，z ∈ R ，且满足2225x y z ++=，则23x y z ++之最大值为，此时(x ，y ，z) = .10.设,,x y z R ∈，22225x y z ++=，则22x y z -+的最大值为，最小值为 .11.设622 , , ,=--∈z y x z y x R ，则222z y x ++之最小值为 .12.,,x y z R ∈，226x y z --=，则222x y z ++的最小值为，此时x = ，y = ，z = .13.设,,x y z R ∈，2280x y z +++=，则222(1)(2)(3)x y z -+++-之最小值为 .14.设,,x y z R ∈，若332=+-z y x ，则222)1(z y x +-+之最小值为，又此时=y15.设,,a b c R +∈且a + b + c = 9，则cb a 1694++之最小值为 . 16.设,,a bc R +∈，且232=++c b a ，则c b a 321++之最小值为，此时=a . 17.空间中一向量a 与x 轴，y 轴，z 轴正向之夹角依次为,,αβγ，则γβα222sin 9sin 4sin 1++的最小值为 .18.空间中一向量a 的方向角分别为,,αβγ，则22292516sin sin sin αβγ++的最小值为 . 19.设,,x y z R ∈，若4)2()1(222=+++-z y x ，则z y x 23--之范围为；又z y x 23--取最小值时，=x20.设,,x y z R ∈且14)3(5)2(16)1(222=-+++-z y x ，则x y z ++之最大值为，最小值为 .21.求2sin sin cos cos θθϕθϕ-的最大值与最小值.22.设a 、b 、c 为正数且各不相等。