均值不等式,又名平均值不等式、平均不等式,是数学中的一个重要公式,公式内容为Hn≤Gn≤An≤Qn1。
均值不等式可以看成是“对于若干个非负实数,它们的算术平均不小于几何平均”的推论。
基本信息
中文名
外文名
Inequality of arithmetic and geometric means
表达式
应用学科
适用领域范围
别名
基础定义
被称为均值不等式。·即调和平均数不超过几何平均数,几何平均数不超过算术平均数,算术平均数不超过平方平均数,简记为“调几算方”。
其中:
,被称为调和平均数。
,被称为几何平均数。
,被称为算术平均数。
,被称为平方平均数。
演绎过程
关于均值不等式的证明方法有很多,数学归纳法(第一数学归纳法或反向归纳法)、拉格朗日乘数法、琴生不等式法、排序不等式法、柯西不等式法等等,都可以证明均值不等式,在这里简要介绍数学归纳法的证明方法:
(注:在此证明的,是对n维形式的均值不等式的证明方法。)
用数学归纳法证明,需要一个辅助结论。
引理:设A≥0,B≥0,则
,且仅当B=0时取等号。
注:引理的正确性较明显,条件A≥0,B≥0可以弱化为A≥0,A+B≥0,有兴趣的同学可以想想如何证明(用数学归纳法)(或用二项展开公式更为简便)。
原题等价于:
, 当且仅当
时取等号。
当n=2时易证;
假设当n=k时命题成立,即
, 当且仅当
时取等号。那么当n=k+1时,不妨设
是
、
......
中最大者,则
设
,

,根据引理
,当且仅当
且
时,即
时取等号。