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均值不等式及其证明

时间:2021-04-12 12:49:59      阅读:0      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:a+b   begin   limits   就是   ali   证明   class   line   lin   

定义

对于非负数 \(a,b\),因为

\[(\sqrt{a}-\sqrt{b})^2\ge0 \]

所以

\[a-2\sqrt{ab}+b\ge 0\\\frac{a+b}{2}\ge\sqrt{ab} \]

对于序列 \(a_1,a_2,\cdots,a_n\)\(a_i\ge 0\)),定义其算数平均值为:

\[A_n=\frac{a_1+a_2+\cdots+a_n}{n}=\frac{\sum\limits_{i=1}^n a_i}{n} \]

几何平均值为:

\[G_n=\sqrt[n]{a_1a_2\cdots a_n}=\sqrt[n]{\prod_{i=1}^na_i} \]

那么有:

\[A_n\ge G_n \]

证明

(小蓝本 P3)

(1)当 \(n=2\) 时,命题成立。

(2)假设对 \(n=k\)\(k\in\mathbb{N}^+\)\(k> 2\))命题成立,即对于 \(a\ge0\),有:

\[\sqrt[k]{a_1a_2\cdots a_k}\le \frac{a_1+a_2+\cdots+a_k}{k} \]

\(n=k+1\),时:

\[\begin{align*} A_{k+1}&=\frac{1}{2k}\left[\left(k+1\right)A_{k+1}+\left(k-1\right)A_{k+1}\right]\ &=\frac{1}{2k}\left(a_1+a_2+\cdots +a_{k+1}+\underbrace{A_{k+1}+A_{k+1}+\cdots+A_{k+1}}_{k+1\text{个}}\right)\ &\ge\frac{1}{2k}\left(k\sqrt[k]{a_1a_2\cdots a_k}+k\sqrt[k]{a_{k+1}A_{k+1}^{k-1}}\right)\ &\ge \sqrt[2k]{a_1a_2\cdots a_{k+1}A_{k+1}^{k-1}} \end{align*}\\]

所以 \(A_{k+1}^{2k}\ge a_1a_2\cdots a_{k+1}A_{k+1}^{k-1}\),也就是 \(A_{k+1}\ge G_{k+1}\)

\[\mathcal{Q.E.D.} \]

均值不等式及其证明

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原文地址:https://www.cnblogs.com/juruo-zzt/p/14644948.html

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