均值不等式的推導(dǎo)過(guò)程有哪些

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    均值不等式是數(shù)學(xué)中的一個(gè)重要公式。也是十分常見(jiàn)的一個(gè)考點(diǎn)。下面是由出國(guó)留學(xué)網(wǎng)編輯為大家整理的“均值不等式的推導(dǎo)過(guò)程有哪些”,僅供參考,歡迎大家閱讀本文。
    公式內(nèi)容為Hn≤Gn≤An≤Qn,即調(diào)和平均數(shù)不超過(guò)幾何平均數(shù),幾何平均數(shù)不超過(guò)算術(shù)平均數(shù),算術(shù)平均數(shù)不超過(guò)平方平均數(shù)。
    1、調(diào)和平均數(shù):Hn=n/(1/a1+1/a2+...+1/an)
    2、幾何平均數(shù):Gn=(a1a2...an)^(1/n)
    3、算術(shù)平均數(shù):An=(a1+a2+...+an)/n
    4、平方平均數(shù):Qn=√ (a1^2+a2^2+...+an^2)/n
    這四種平均數(shù)滿足Hn≤Gn≤An≤Qn 的式子即為均值不等式。
    推導(dǎo)過(guò)程
    關(guān)于均值不等式的證明方法有很多,數(shù)學(xué)歸納法(第一數(shù)學(xué)歸納法或反向歸納法)、拉格朗日乘數(shù)法、琴生不等式法、排序不等式法、柯西不等式法等等,都可以證明均值不等式,在這里簡(jiǎn)要介紹數(shù)學(xué)歸納法的證明方法:
    (注:在此證明的,是對(duì)n維形式的均值不等式的證明方法。)
    用數(shù)學(xué)歸納法證明,需要一個(gè)輔助結(jié)論。
    

    引理:設(shè)A≥0,B≥0,則,且僅當(dāng)B=0時(shí)取等號(hào)。
    注:引理的正確性較明顯,條件A≥0,B≥0可以弱化為A≥0,A+B≥0,有興趣的同學(xué)可以想想如何證明(用數(shù)學(xué)歸納法)(或用二項(xiàng)展開(kāi)公式更為簡(jiǎn)便)。
    原題等價(jià)于:
    

    當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào)。
    當(dāng)n=2時(shí)易證;
    假設(shè)當(dāng)n=k時(shí)命題成立,即 , 當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào)。那么當(dāng)n=k+1時(shí),不妨設(shè)中最大者,則
    

    設(shè)
    

    根據(jù)引理
    

    當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),即時(shí)取等號(hào)。
    利用琴生不等式法也可以很簡(jiǎn)單地證明均值不等式,同時(shí)還有柯西歸納法等等方法。