[转载]柯西不等式的证明与赫尔德不等式(第8个有趣不等式问题)
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分类: 数学竞赛 |
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以上两种形式的Hölder不等式,你熟悉吗?尽管它们应用广泛,但因其表达式复杂,使得我们首次使用时感到混乱。但仔细一想,不论什么不等式,我们不都是从陌生走向熟悉,从生硬模仿走向熟练运用吗?
初始均值不等式时,你说“平均”就平均吧,怎么非要搞那么多形式?光是记H(n)、G(n)、A(n)、Q(n)的形式就费了好大劲,但最后你不也能灵活运用了吗?初始柯西不等式时,你抱怨怎么涉及那么多数,两个数组,2n个数,什么“平方和的乘积”、“乘积和的平方”,啊,我晕!初始排序不等式时,你叹其灵活多变,数组还需自己构造,乱序积啊乱序积,到底该怎么个乱法才能把题目证出来呢……
现在到了Hölder不等式,请收起你的犹豫,相信自己能尽快掌握它!请你相信Hölder不等式真实有效并容易使用,许多困难的问题使用Hölder不等式将变得非常简单!先给出Hölder不等式的两个直接推论,以期读者尽快熟悉Hölder不等式的结构形式。
这个证法实在是巧,秦庆雄和范花妹老师曾撰文《不等式的证明——构造“数字”法》(数学通讯,教师刊,2011年第1期)专门论述此法,有兴趣的读者可参考。
要想揭示其中的奥秘必须提及不等式的齐次化,《不等式的秘密》一书将其称为规范化技术。
剥去构造“数字”法的神秘外衣,上升到齐次化的理论高度,就可得柯西不等式的证明如下:
证1先做整体代换,后做三角代换,揭示了试题的内在背景;证2巧妙变形,借用柯西不等式一步到位,可谓简洁.
回到第8个有趣不等式问题,证1显然已经失效,证2呢?尝试再用柯西不等式证,未果.是不是也应该把柯西不等式推广呢?
有人说,可用赫尔德(Hölder)不等式来证,这确是柯西不等式的推广。下面进行介绍,还是从柯西不等式的一种巧妙证法说起.

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