不等式知识

2019-04-01 23:00

不等式知识

目录:

三道小题

(一)一些基础。。。

(二)不等式的一些直观解释。。。 (三)谈谈放缩法。。。 (四)杂谈 关于配方法。。。 (五)杂谈 差分代换。。。

(六)杂谈 谈谈切线法及其推广 (七)介绍几个重要的不等式①。。。 (八)介绍几个重要的不等式②。。。 (九)杂谈 再谈配方法。。。。

(十)关于函数实根分别和不等式解集问题。。。。。。。

(十一)谈谈齐次形式不等式的程序化处理①对称整理类。。。 (十二)谈谈齐次形式不等式的程序化处理②Schur拆分法。。。 (十三)细化赫尔德(H?lder)不等式&引入闵可夫斯基(Minkowski)不等式。。。。 (十四)幂平均函数及其他。。。。。。。 (十五)SOS定理。。。

(十六)凸函数理论及受控理论。。。

(十七)杂谈 克劳修斯(Clausius)不等式与热力学第二定律。。。。 (十八)关于机械化方法的历史。。。 (十九)多元函数极值的偏导方法。。。。 (二十)解析——几何与代数的桥梁 小测试 A(轮换不等式) 小测试 B(含参情况) 小测试 C(对称破缺)

出三道小题,作为你们的自我检测,如果做不上来,你你还需要多练习练习。如果可以,那我们继续看:

①对于实数 x , y , z 证明:

②求 f(x) = x^x 的最小值。

③对于正数 a , b , c 满足 a + b + c = 1 , 证明:

感觉如何?一般来说都可以做出来,我们继续。

一) 一些基础。。。

因为懒,我们发明了这么两个符号:

sss.这是懒到cyc都不写了。。。 之后不引人sym,(写起来)太麻烦。。。

因为懒,再引入逻辑符号:且& ,或|| ,推出=> ,逆推出<= ,等价于<=> ,当且仅当iff 我总说的sss.是“事实上”的意思。。。 说说基本性质:

三分律:任何两个实数都有确定的序关系。

对逆性:a > b <=> b < a

传递性:a > b || b > c => a > c. 单调性:a > b => a + c > b + c. 完事了。。简单吧。。。

谈谈“加糖原理”(糖水不等式,糖水更甜原理and more...):

这个式子看似简单,到IMO上去也能用得着。。。例如IMO46: 对于正数 x , y , z 满足xyz ≥ 1证明:

证明:设x = k a , y = k b , z = k c使得abc = 1

(这样就完成了齐次化工作,根据后面点知识很容易证明下式)

sss.我们经常用加糖原理证明一类条件上带有不等号的结论。 加糖原理可推广至“溶液混合原理”:

更广泛的是“加权混合原理”:

这些式子可以通过他们的名字去简单的理解。

对于(很多高端的)不等式来说,绝对值既基础又高端。。 二元形式的(绝对值)三角不等式: 对于实数a , b(可推广至复数或向量),有: n元形式的(绝对值)三角不等式: 对于实数a_k(可推广至复数或向量),有:

三角不等式是度量空间的基本性质,无论对那种度量来说,三角不等式都是成立的。

对许多中学生来说度量即: 这很好。。sss.非负性,同一性,对称性,三角不等式是度量空间的四条腿。。。在很多时候将式子放到其他度量空间中研究,会事半功倍。

二) 不等式的一些直观解释。。。

有人说:“什么是不等式, 我看不懂代数结构啊。”

众所周知,你看的书要是有图,自己要是不板着点,过一会你就变成看图不看字了。。。 所以我就要你看图。。。 为什么f(x) = x^2≥0?

OK,看明白了。。

为什么68 - 120 x + 40 x^2 + 10 x^8 + 2 x^9 + x^10 ≥ 60 x^3 - 124 x^4 + 40 x^5 - 9 x^6 + 34 x^7 68 - 120 x + 40 x^2 + 10 x^8 + 2 x^9 + x^10 -(60 x^3 - 124 x^4 + 40 x^5 - 9 x^6 + 34 x^7) = (x - 1)^2 (x^2 + 4 x + 17) (x^3 - 2)^2 ≥ 0. 我上哪知道去!!! 看看图吧。。

大于1那部分真是相当紧。。。

也不是那么紧吗。。。这就是画图的劣势。。 二元的也一样:

为什么(a + b)/2 ≥ sqrt(ab)呢? 如图:

对于三元形式,我们可以用动态规划的方法理解: 对于条件a^2+b^2+c^2=2 , a+b+c的最小值如何?

看出a+b+c=√6时,两图像相切。所以根据高中线性规划的知识可知a+b+c≥√6,当且仅当a=b=c=√6/3时取等。

(三)谈谈放缩法。。。

原则上没有一个绝对的最强不等式,只有满足一定条件限制的最强情况。 就比如说三元三次完全对称形整式中最强的为三次Schur不等式: 对于正数a , b , c有:

但是去掉条件整式,我们提出来这个式子: 对于正数a , b , c有:

可见,我们传说的Schur也被放缩了。。。

所以说,一切不等式原则上都可以用放缩法解决。。。只是简不简单了。。。 为了形象的理解,我们用一元不等式作图解释: 利用公切线y = x放缩证明:exp(x)-1 ≥ x ≥ ln(x+1).

放缩是无穷无尽的:

1+x ≤ 1+x+x^2/2 ≤ 1+x+x^2/2+x^3/6 ≤ 1+x+x^2/2+x^3/6+x^4/24 ≤ 1+x+x^2/2+x^3/6+x^4/24+x^5/120 1+x+x^2/2+x^3/6+x^4/24+x^5/120+x^6/720 ≤ 1+x+x^2/2+x^3/6+x^4/24+x^5/120+x^6/720+x^7/5040 1+x+x^2/2+x^3/6+x^4/24+x^5/120+x^6/720+x^7/5040+x^8/40320

1+x+x^2/2+x^3/6+x^4/24+x^5/120+x^6/720+x^7/5040+x^8/40320+x^9/362880

1+x+x^2/2+x^3/6+x^4/24+x^5/120+x^6/720+x^7/5040+x^8/40320+x^9/362880+x^10/3628800 ≤ ... ≤ exp(x)

≤ ≤ ≤ ≤

推广(包括证明方法)与紧化是不等式专家们不懈追求的东西,更是他们的乐趣所在。事实上,发现问题比解决它更为重要,漂亮的解决一个问题,是不等式爱好者们喜欢追求的东西,提出一个漂亮的问题,是不等式专家们热衷的话题。

四次Schur是一个强度一般的结论,我们提出了一些补充: 三元四次完全对称不等式中,最强的为: 可转化为基本对称多项式的形式:

附带说一下:

三元四次轮换对称不等式中,最强的为:

容易看出,这里面出现了参数p,而三次Schur却是被固定的参数,这是因为不等式的自由度增加了,自由度这个词我从分析力学中借用过来,可能有更规范的说法,我不去探寻了。 为了方便,先设:

三元三次完全对称最强不等式,要满足

1.完全对称,所以根据对称多项式基本定理,不妨设: 2.均值取等: 27 + 9 x + y = 0. 3.最强:

证明得到:x = -1 , y = 6 化简得到熟悉的三次Schur。。。


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