• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.基础定义
  • 4.演绎过程
  • 5.推广
  • 5.1.一般形式
  • 5.2.特例
  • 6.参考资料

均值不等式

数学不等式

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

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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

    均值不等式

  • 外文名

    Inequality of arithmetic and geometric means

  • 表达式

    Hn≤Gn≤An≤Qn

  • 应用学科

    数学2

  • 适用领域范围

    不等式

  • 别名

    平均值不等式平均不等式AM-GM不等式

基础定义

image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:

image,被称为调和平均数。

image,被称为几何平均数。

image,被称为算术平均数。

image,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image,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:image, 当且仅当image时取等号。

当n=2时易证;

假设当n=k时命题成立,即image, 当且仅当image时取等号。那么当n=k+1时,不妨设imageimageimage......image中最大者,则image

image

imageimage,根据引理

image,当且仅当imageimage时,即image时取等号。