什么是柯西不等式?及其应用.
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/27 23:32:20
什么是柯西不等式?及其应用.
什么是柯西不等式?及其应用.
什么是柯西不等式?及其应用.
【柯西不等式的简介】
柯西不等式是由大数学家柯西(Cauchy)在研究数学分析中的"流数"问题时得到的.但从历史的角度讲,该不等式应当称为Cauchy-Buniakowsky-Schwarz不等式,因为,正是后两位数学家彼此独立地在积分学中推而广之,并将这一不等式应用到近乎完善的地步.
柯西不等式是一个非常重要的不等式,灵活巧妙的应用它,可以使一些较为困难的问题迎刃而解.可在证明不等式,解三角形相关问题,求函数最值,解方程等问题的方面得到应用.
[编辑本段]【柯西不等式的证法】
柯西不等式的一般证法有以下几种：
■①Cauchy不等式的形式化写法就是：记两列数分别是ai,bi,则有 (∑ai^2) * (∑bi^2) ≥ (∑ai *bi)^2.
我们令 f(x) = ∑(ai + x * bi)^2 = (∑bi^2) * x^2 + 2 * (∑ai * bi) * x + (∑ai^2)
则我们知道恒有 f(x) ≥ 0.
用二次函数无实根或只有一个实根的条件,就有 Δ = 4 * (∑ai * bi)^2 - 4 * (∑ai^2) * (∑bi^2) ≤ 0.
于是移项得到结论.
■②用n维向量来证.
标注：这里的m,n是指代的向量m,向量n
m=(a1,a2.an) n=(b1,b2.bn)
mn=a1b1+a2b2+.+anbn=|m||n|cos=(a1^2+a2^2+.+an^2)^(1/2)*(b1^2+b2^2+.+bn^2)^(1/2)*cos
因为cos小于等于1,所以：a1b1+a2b2+.+anbn小于等于a1^2+a2^2+.+an^2)^(1/2)乘以(b1^2+b2^2+.+bn^2)^(1/2)
这就证明了不等式．
柯西不等式还有很多种,这里只取两种较常用的证法．
[编辑本段]【柯西不等式的推广】
（x1+y1+...）(x2+y2+...)...(xm+ym...)≥[(x1*x2*...*xm)^(1/m)+(y1*y2*...*ym)^(1/m)+...]^m
[编辑本段]【柯西不等式的应用】
柯西不等式在求某些函数最值中和证明某些不等式时是经常使用的理论根据,我们在教学中应给予极大的重视.
■巧拆常数：
例：设a、b、c 为正数且各不相等.
求证：2/(a+b)+2/(b+c)+2/(c+a)＞9/(a+b+c)
分析：∵a 、b 、c 均为正数
∴为证结论正确只需证：2*(a+b+c)[1/(a+b)+1/(b+c)+1/(c+a)]＞9
而2(a+b+c)=(a+b)+(a+c)+(c+b)
又 9=(1+1+1)(1+1+1)
证明：Θ2(a+b+c)[1/(a+b)+1/(b+c)+1/(c+a)]＝[(a+b)+(a+c)+(b+c)][1/(a+b)+1/(b+c)+1/(c+a)]≥(1+1+1)(1+1+1)=9
又 a、b 、c 各不相等,故等号不能成立
∴原不等式成立.
像这样的例子还有很多,词条里不再一一列举,大家可以在参考资料里找到柯西不等式的证明及应用的具体文献．
[编辑本段]【柯西简介】
柯西1789年8月21日生于巴黎,他的父亲路易·弗朗索瓦·柯西是法国波旁王朝的官员,在法国动荡的政治漩涡中一直担任公职.由于家庭的原因,柯西本人属于拥护波旁王朝的正统派,是一位虔诚的天主教徒.
他在纯数学和应用数学的功力是相当深厚的,很多数学的定理和公式也都以他的名字来称呼,如柯西不等式、柯西积分公式...在数学写作上,他是被认为在数量上仅次于欧拉的人,他一生一共著作了789篇论文和几本书,其中有些还是经典之作,不过并不是他所有的创作质量都很高,因此他还曾被人批评高产而轻率,这点倒是与数学王子相反,据说,法国科学院《会刊》创刊的时候,由于柯西的作品实在太多,以致于科学院要负担很大的印刷费用,超出科学院的预算,因此,科学院后来规定论文最长的只能够到四页,所以,柯西较长的论文只得投稿到其他地方.
柯西在代数学、几何学、误差理论以及天体力学、光学、弹性力学诸方面都有出色的工作.特别是,他弄清了弹性理论的基本数学结构,为弹性力学奠定了严格的理论基础.