高中数学公式
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一、平均不等式(均值不等式)
设 , ,…, 是 个实数,
叫做这 个实数的算术平均数。当这 个实数非负时,
叫做这 个非负数的几何平均数。当这 个实数均为正数时,
叫做这 个正数的调和平均数。
设 , ,…, 为 个正数时,对如下的平均不等式:
,
当且仅当 时等号成立。
平均不等式 是一个重要的不等式,它的应用非常广泛,如求某些函数的最大值和最小值即是其应用之一。
设 , ,…, 是 个正的变数,则
(1)当积 是定值时,和 有最小值,且
;
(2)当和 是定值时,积 有最大值,且
两者都是当且仅当 个变数彼此相等时,即 时,才能取得最大值或最小值。
在 中,当 时,分别有
,
平均不等式 经常用到的几个特例是(下面出现的 时等号成立;
(3) ,当且仅当 时等号成立;
(4) ,当且仅当 时等号成立。
二、柯西不等式(柯西—许瓦兹不等式或柯西—布尼雅可夫斯基不等式)
对任意两组实数 , ,…, ; , ,…, ,有
,其中等号当且仅当 时成立。
柯西不等式经常用到的几个特例(下面出现的 ,…, ; ,…, 都表示实数)是:
(1) , ,则
(2)
(3)
柯西不等式是又一个重要不等式,有许多应用和推广,与柯西不等式有关的竞赛题也频频出现,这充分显示了它的独特地位。
三、闵可夫斯基不等式
设 , ,…, ; , ,…, 是两组正数, ,则
( )
( )
当且仅当 时等号成立。
闵可夫斯基不等式是用某种长度度量下的三角形不等式,当 时得平面上的三角形不等式:
右图给出了对上式的一个直观理解。
若记 , ,则上式为
四、贝努利不等式
(1)设 ,且同号,则
(2)设 ,则
(ⅰ)当 时,有 ;
(ⅱ)当 或 时,有 ,上两式当且仅当 时等号成立。
不等式(1)的一个重要特例是
( )
五、赫尔德不等式
已知 ( )是 个正实数, ,则
上式中若令 , , ,则此赫尔德不等式即为柯西不等式。
六、契比雪夫不等式
(1)若 ,则
;
(2)若 ,则
下面给出一个 时的契比雪夫不等式的直观理解。
如图,矩形OPAQ中, , ,显然阴影部分的矩形的面积之和不小于空白部分的矩形的面积之和,(这可沿图中线段MN向上翻折比较即知)。于是有
,也即
七、排序不等式
设有两组数 , ,…, ; , ,…, 满足 ,则有
,式中的 , ,…, 是1,2,…, 的任意一个排列,式中的等号当且仅当 或 时成立。
以上排序不等式也可简记为:
反序和 乱序和 同序和
这个不等式在不等式证明中占有重要地位,它使不少困难问题迎刃而解。
八、含有绝对值的不等式
为复数,则
,
左边的等号仅当 的幅角差为 时成立,右边的等号仅当 的幅角相等时成立,这个不等式也称为三角形不等式,其一般形式是
,
也可记为
绝对值不等式在实数的条件下用得较多。
九、琴生不等式
设 是( )内的凸函数,则对于( )内任意的几个实数 有
,
等号当且仅当 时取得。
琴生不等式是丹麦数学家琴生于1905年到1906年间建立的。利用琴生不等式我们可以得到一系列不等式,比如“幂平均不等式”,“加权的琴生不等式”等等。
十、艾尔多斯—莫迪尔不等式
设P为 内部或边界上一点,P到三边距离分别为PD,PE,PF,则
,
当且仅当 为正三角形,且P为三角形中心时上式取等号。
这是用于几何问题的证明和求最大(小)值时的一个重要不等式。
设 , ,…, 是 个实数,
叫做这 个实数的算术平均数。当这 个实数非负时,
叫做这 个非负数的几何平均数。当这 个实数均为正数时,
叫做这 个正数的调和平均数。
设 , ,…, 为 个正数时,对如下的平均不等式:
,
当且仅当 时等号成立。
平均不等式 是一个重要的不等式,它的应用非常广泛,如求某些函数的最大值和最小值即是其应用之一。
设 , ,…, 是 个正的变数,则
(1)当积 是定值时,和 有最小值,且
;
(2)当和 是定值时,积 有最大值,且
两者都是当且仅当 个变数彼此相等时,即 时,才能取得最大值或最小值。
在 中,当 时,分别有
,
平均不等式 经常用到的几个特例是(下面出现的 时等号成立;
(3) ,当且仅当 时等号成立;
(4) ,当且仅当 时等号成立。
二、柯西不等式(柯西—许瓦兹不等式或柯西—布尼雅可夫斯基不等式)
对任意两组实数 , ,…, ; , ,…, ,有
,其中等号当且仅当 时成立。
柯西不等式经常用到的几个特例(下面出现的 ,…, ; ,…, 都表示实数)是:
(1) , ,则
(2)
(3)
柯西不等式是又一个重要不等式,有许多应用和推广,与柯西不等式有关的竞赛题也频频出现,这充分显示了它的独特地位。
三、闵可夫斯基不等式
设 , ,…, ; , ,…, 是两组正数, ,则
( )
( )
当且仅当 时等号成立。
闵可夫斯基不等式是用某种长度度量下的三角形不等式,当 时得平面上的三角形不等式:
右图给出了对上式的一个直观理解。
若记 , ,则上式为
四、贝努利不等式
(1)设 ,且同号,则
(2)设 ,则
(ⅰ)当 时,有 ;
(ⅱ)当 或 时,有 ,上两式当且仅当 时等号成立。
不等式(1)的一个重要特例是
( )
五、赫尔德不等式
已知 ( )是 个正实数, ,则
上式中若令 , , ,则此赫尔德不等式即为柯西不等式。
六、契比雪夫不等式
(1)若 ,则
;
(2)若 ,则
下面给出一个 时的契比雪夫不等式的直观理解。
如图,矩形OPAQ中, , ,显然阴影部分的矩形的面积之和不小于空白部分的矩形的面积之和,(这可沿图中线段MN向上翻折比较即知)。于是有
,也即
七、排序不等式
设有两组数 , ,…, ; , ,…, 满足 ,则有
,式中的 , ,…, 是1,2,…, 的任意一个排列,式中的等号当且仅当 或 时成立。
以上排序不等式也可简记为:
反序和 乱序和 同序和
这个不等式在不等式证明中占有重要地位,它使不少困难问题迎刃而解。
八、含有绝对值的不等式
为复数,则
,
左边的等号仅当 的幅角差为 时成立,右边的等号仅当 的幅角相等时成立,这个不等式也称为三角形不等式,其一般形式是
,
也可记为
绝对值不等式在实数的条件下用得较多。
九、琴生不等式
设 是( )内的凸函数,则对于( )内任意的几个实数 有
,
等号当且仅当 时取得。
琴生不等式是丹麦数学家琴生于1905年到1906年间建立的。利用琴生不等式我们可以得到一系列不等式,比如“幂平均不等式”,“加权的琴生不等式”等等。
十、艾尔多斯—莫迪尔不等式
设P为 内部或边界上一点,P到三边距离分别为PD,PE,PF,则
,
当且仅当 为正三角形,且P为三角形中心时上式取等号。
这是用于几何问题的证明和求最大(小)值时的一个重要不等式。
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