柯西不等式的应用(整理篇)

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

柯西不等式的证明及相关应用

摘要:柯西不等式是高中数学新课程的一个新增容,也是高中数学的一个重要知识点,它不仅历史悠久,形式优美,结构巧妙,也是证明命题、研究最值问题的一个强有力的工具。 关键词:柯西不等式 柯西不等式变形式 最值 一、柯西(Cauchy )不等式:

()2

2211n n b a b a b a +++Λ()()2

222122221n

n b b b a a a ++++++≤ΛΛ()n i R b a i

i

Λ2,1,,=∈

等号当且仅当021====n a a a Λ或i i ka b =时成立(k 为常数,n i Λ2,1=) 现将它的证明介绍如下: 方法1 证明:构造二次函数

()()()2

2

222

11)(n n b x a b x a b x a x f ++++++=Λ

=()()()

2

222122112222212n n n n b b b x b a b a b a x a a a +++++++++++ΛΛΛ

由构造知 ()0≥x f 恒成立

又22120n

n a a a +++≥Q L

()()()

0442

2221222212

2211≤++++++-+++=∆∴n n n n b b b a a a b a b a b a ΛΛΛ

即()()()

22221222212

2211n

n n n b b b a a a b a b a b a ++++++≤+++ΛΛΛ 当且仅当()n i b x a i i Λ2,10==+ 即12

12n n

a a a

b b b ===L 时等号成立 方法2 证明:数学归纳法

(1) 当1n =时 左式=()211a b 右式=()2

11a b 显然 左式=右式 当2=n 时 右式 (

)()()()2

2

22

22222212

1211222112a a b b a b a b a b a b =++=+++

()()()2

22

1122121212222a b a b a a b b a b a b ≥++=+=左式 故1,2n =时 不等式成立

(2)假设n k =(),2k k ∈N ≥时,不等式成立

即 ()()()

22

221222212

2211k k k k b b b a a a b a b a b a ++++++≤+++ΛΛΛ

当 i i ma b =,m 为常数,k i Λ2,1= 或120k a a a ====L 时等号成立

设A=22221k a a a +++Λ B=2

2221k b b b +++Λ 1122k k C a b a b a b =+++L

2

C AB ≥∴

则()()

2

12121212121+++++++++=++k k k k k k b a Ba Ab AB b B a A

()2

222

1111112k k k k k k C Ca b a b C a b ++++++≥++=+

()()22222222121121k k k k a a a a b b b b ++∴++++++++L L ()2

112211k k k k a b

a b a b a b ++≥++++L 当 i i ma b =,m 为常数,12,1+=k i Λ 或121+===k a a a Λ时等号成立 即 1n k =+时不等式成立 综合(1)(2)可知不等式成立 二、柯西不等式的简单应用

柯西不等式是一个非常重要的不等式,学习柯西不等式可以提高学生的数学探究能力、创新能力等,能进一步开阔学生的数学视野,培养学生的创新能力,提高学生的数学素质。灵活巧妙的应用运用它,可以使一些较为困难的问题迎刃而解,这个不等式结构和谐,应用灵活广泛,常通过适当配凑,直接套用柯西不等式解题,常见的有两大类型:

1、证明相关数学命题

(1)证明不等式

例1 已知正数,,a b c 满足1a b c ++= 证明 2223

3

3

3

a b c a b c ++++≥

证明:利用柯西不等式

()

23131312

2

22222222a

b c

a a

b b

c c ⎛⎫

++=++ ⎪⎝⎭[]222333222a b c a b c ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎢⎥≤++++ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦

(

)()2

333

a b c

a b c =++++ ()1a b c ++=Q

又因为 2

2

2

a b c ab bc ca ++≥++ 在此不等式两边同乘以2,再加上2

2

2

a b c ++得:

()

()2

222222c b a 222c b a c b a 3++=+++++≥++ac bc ab Θ

()(

)()()()

2223332

3332222

c b a 3c b a c b a c b a c b a

++⋅++≤++++≤++

故222

3

3

3

3

a b c a b c ++++≥

(2)三角形的相关问题

例2 设p 是ABC V 的一点,,,x y z 是p 到三边,,a b c 的距离,R 是ABC V 外接圆的半径,

相关文档
最新文档