暋[收稿日期]2007灢07灢12
暋[基金项目]合肥工业大学教研项目(XJ2009005);合肥工业大学研究生教改项目(119灢033010)
第26卷第1期 大暋学暋数暋学 Vol.26,曧.1
2010年2月 COLLEGEMATHEMATICS Feb.2010
一个有趣不等式的新证明
方法
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及推论
赵德勤,暋殷暋明
(合肥工业大学 数学学院,合肥 230009)
暋暋[摘暋要]对文[1]中的不等式,通过构造函数条件极值的方法,给出了它的新证明方法,并给出了不等式
的几个推论.
[关键词]不等式;条件极值;Jensen不等式;拉格朗日函数
[中图分类号]O172暋暋[文献标识码]C暋暋[文章编号]1672灢1454(2010)01灢0201灢02
1暋引暋暋言
文[1]提出,利用凸函数的性质及Jensen不等式
-
æ
è
çln 暺
n
j=1
aj
暺
n
i=1
ai
·xj
a
ö
ø
÷
j
曑-暺
n
j=1
aj
暺
n
i=1
ai
·lnxjaj
可以得到下述结论
设xi暿RR+,ai暿RR+(i=1,2,…,n),则
暻
n
i=1
x
ai
i 曑 暻
n
i=1
a
ai
i
æ
è
ç
ç·
暺
n
i=1
xi
暺
n
i=1
a
ö
ø
÷
÷
i
暺
n
i=1
ai
. (1)
本文给出不等式(1)的另一个证明方法,并说明其应用.
2暋 证明过程
构造如下问题:求函数u=暺
n
i=1
ailnyi 在球面暺
n
i=1
y2i =mr2 上的最大值,其中ai 暿RR +,yi 暿RR +,
m=暺
n
i=1
ai.作拉格朗日函数
L=暺
n
i=1
ailnyi+
æ
è
ç毸 暺
n
i=1
y2i-mr
ö
ø
÷2 .
令
Lyi=
ai
yi+
2毸yi=0,暋i=1,2,…,n.
由暺
n
i=1
y2i=mr2,解得yi= air,i=1,2,…,n.
因为u在球面暺
n
i=1
y2i=mr2位于yi>0,i=1,2,…,n部分上连续,在这部分边界上yi至少有一个
为零,u为负无穷大,故u的最大值只能在集合{yi旤yi>0,i=1,2,…,n}内部达到.而(a1r,a2r,
…,anr)是唯一的驻点,所以u的最大值为
u(a1r,a2r,…,anr)=a1ln(a1r)+a2ln(a2r)+…+anln(anr)
=ln(a
a1
2
1a
a2
2
2 …a
an
2
nra1+a2+…+an).
于是
u=ln(y
a1
1y
a2
2 …y
an
n )曑ln(a
a1
2
1a
a2
2
2 …a
an
2
nra1+a2+…+an
=
é
ë
êêlna
a1
2
1a
a2
2
2 …a
an
2 æ
è
çn
暺
n
i=1
y2i ö
ø
÷
m
1
2暺
n
i=1
a ù
û
úú
i
,
故y
a1
1y
a2
2 …y
an
n 曑a
a1
2
1a
a2
2
2 …a
an
2 æ
è
çn
暺
n
i=1
y2i ö
ø
÷
m
1
2暺
n
i=1
ai
.两边同时平方,并令yi= xi,i=1,2,…,n,即得式(1).
3暋 推 暋暋 论
推论1暋 令ai=1,i=1,2,…,n,则有暻
n
i=1
xi
æ
è
ç曑
暺
n
i=1
xiö
ø
÷
n
n
,即
n
暻
n
i=1
xi 曑
暺
n
i=1
xi
n .
(2)
推论2暋 令xi=1,i=1,2,…,n,则有1
æ
è
ç曑 暻
n
i=1
a
ai ö
ø
÷i
æ
è
ç· n
暺
n
i=1
a
ö
ø
÷
i
暺
n
i=1
ai
,
æ
è
ç
即
暺
n
i=1
aiö
ø
÷
n
暺
n
i=1
ai
曑 暻
n
i=1
a
ai
i . (3)
推论3暋 在推论2中令a1=1,a2=2,…,an=n,
æ
è
ç则有 n+1ö
ø
÷
2
n(n+1)
2
曑暻
n
i=1
ii,或者写成它的等价形式
n(n+1)
2 ln
n+1
2 曑 暺
n
i=2
ilni. (4)
推论4暋 令x1=a,x2=b,x3=c,a1=1,a2=2,a3=3,则有ab2c3 曑11·22·3
æ
è
ç3 a+b+cö
ø
÷
6
6
,
即ab2c3 曑
æ
è
ç108a+b+c
ö
ø
÷
6
6
,此为1981年清华大学硕士研究生入学试题.
[参暋考暋文暋献]
[1]暋钱照平.一个有趣的不等式[J].高等数学研究,2007,10(2):33-34.
[2]暋毛纲源.高等数学解题方法技巧归纳(下册)[M].武汉:华中科技大学出版社,2002.
[3]暋裴礼文.数学分析中的典型问题与方法[M].北京:高等教育出版社,1993.
202 大暋学暋数暋学暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋第26卷
一个有趣不等式的新证明方法及推论
作者: 赵德勤, 殷明
作者单位: 合肥工业大学数学学院,合肥,230009
刊名: 大学数学
英文刊名: COLLEGE MATHEMATICS
年,卷(期): 2010,26(1)
被引用次数: 0次
参考文献(3条)
1.裴礼文 数学分析中的典型问题与方法 1993
2.毛纲源 高等数学解题方法技巧归纳 2002
3.钱照平 一个有趣的不等式[期刊
论文
政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载
]-高等数学研究 2007(02)
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