定義
均值定理:對於任意兩個正實數 a、 b,都有
若且唯若a=b時,等號成立。
注:運用均值不等式求最值條件
① , ;
② a和 b的乘積 ab是一個定值(正數);
③等號成立條件。
相關重要不等式:
① ;
② ;
③ 。
幾何含義
一個矩形的長為a,寬為b,畫兩個正方形,要求第一個正方形的面積與矩形的面積相同,第二個正方形的周長與矩形的周長相同,如圖1所示。第一個正方形的面積為ab,則其邊長為 ;第二個正方形的周長為 ,邊長為 。可以看出第一個正方形面積不大於第二個正方形,即邊長關係 。
推廣
均值不等式
均值定理可進行推廣,得到更為通用的均值不等式: 。即調和平均數不超過幾何平均數,幾何平均數不超過算術平均數,算術平均數不超過平方平均數,簡記為“調幾算方”。
其中:對於任意非負實數 ,有
,即調和平均數;
,即幾何平均數;
,即為算術平均數;
,即為平方平均數。
例題
(1)當 時,求 的最大值。
解:
若且唯若 ,即 時, 取最大值8。
(2)當 時,求函式 的最小值。
解:
若且唯若,即時,取最小值3。