著名不等式荟萃
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。
最小值。
在中,当时,分别有
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;
立;
(3),当且仅当时等号成立;
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)
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)
,有
对任意两组实数,,…,;,,…,,有
,其中等号当且仅当
时成立。
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:
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。
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
三、闵可夫斯基不等式
,则 设,,…,;,,…,是两组正数,,则
()
()
时等号成立。
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:
三角形不等式:
右图给出了对上式的一个直观理解。
右图给出了对上式的一个直观理解。
,则上式为
若记,,则上式为
四、贝努利不等式
四、贝努利不等式
(1)设,且同号,则
,则
(2)设,则
(ⅰ)当 时,有
(ⅱ)当
时,有
,上两式当且仅当
时等号成立。
不等式(不等式(11)的一个重要特例是)的一个重要特例是
五、赫尔德不等式五、赫尔德不等式
已知 (
)是
个正实数,
,则,则
上式中若令 , , ,则此赫尔德不等式即为柯西不等式。,则此赫尔德不等式即为柯西不等式。
六、契比雪夫不等式六、契比雪夫不等式
(1)若
,则,则
数学天地(2)若
则,则
下面给出一个
时的契比雪夫不等式的直观理解。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)。于是有比较即知)。于是有
,也即,也即
七、排序不等式七、排序不等式
设有两组数
, ,…, ; , ,…, 满足 ,
则有则有
,式中的 ,
,…, 是1,2,…, 的任意一个排列,式中的等号当且仅当
时成立。时成立。
以上排序不等式也可简记为:以上排序不等式也可简记为:
反序和 乱序和 同序和同序和
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。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八、含有绝对值的不等式
为复数,则为复数,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,其一般形式是这个不等式也称为三角形不等式,其一般形式是
也可记为也可记为
绝对值不等式在实数的条件下用得较多。绝对值不等式在实数的条件下用得较多。    九、琴生不等式九、琴生不等式
是(
)内的凸函数,则对于(
)内任意的几个实数 有