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柯西不等式:柯西不等式积分、一般形式

2022-12-03 20:09:04 来源: 用户: 

本期高考100小编将介绍柯西不等式的表述形式,如柯西不等式的复数形式、积分形式、一般形式等,还包括柯西不等式的推导证明、柯西不等式的推广及应用等。

一、不等式表述

柯西不等式有着众多的表述形式,例如:一般形式、复数形式、积分形式等。

一般形式

设是正整数且,则有:,当且仅当时取到等号。

复数形式

设是正整数且,则有:.

积分形式

设是区间上的可积函数,则有:.

概率论形式

设是两个随机变量,则有:.

二、推导证明

这里给出一般形式的若干种证法:

证法一

记. 则关于的二次函数. 因此,其判别式. 化简后即为柯西不等式。

证法二

由拉格朗日恒等式,.[3]

证法三

由齐次性,可不妨设, 则:, 对该式平方后即可得到原不等式。

证法四

对归纳证明该不等式成立. 易知时不等式成立. 若时不等式成立,则时:因此该不等式成立。

三、柯西不等式的推广赫尔德不等式

设是正整数且,设1,\frac{1}{p}+\frac{1}{q}=1">则有:.[2]

卡尔松不等式

设是正整数且则有:. 当且仅当时取到等号.[4]

四、柯西不等式的应用

利用柯西不等式可以解决很多不等式问题,例如Nesbitt不等式:

设是正实数,则:.[3]

证明:由柯西不等式, 因此.

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