算術-幾何平均值不等式

算術-幾何平均值不等式,簡稱算幾不等式,是一個常見而基本的不等式,表現了算術平均數和幾何平均數之間恆定的不等關係。

介紹

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算術-幾何平均值不等式,簡稱 算幾不等式,是一個常見而基本的不等式,表現了算術平均數和幾何平均數之間恆定的不等關係。設為n個正實數,它們的 算術平均數是,它們的 幾何平均數是。算術-幾何平均值不等式表明,對任意的正實數,總有:

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等號成立若且唯若。

算術-幾何平均值不等式僅適用於正實數,是對數函式之凹性的體現,在數學、自然科學、工程科學以及經濟學等其它學科都有套用。

算術-幾何平均值不等式有時被稱為 平均值不等式(或 均值不等式),其實後者是一組更廣泛的不等式。

證明

使用常規數學歸納法的證明則有喬治·克里斯托(George Chrystal)在其著作《代數論》( algebra)的第二卷中給出的:

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由對稱性不妨設 是 中最大的,由於,設,則,並且有。

根據二項式定理,

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於是完成了從n到n+1的證明。

例子

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在n=4 的情況,設:, 那么

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可見。

推廣

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不僅“均勻”的算術平均數和幾何平均數之間有不等式,加權的算術平均數和幾何平均數之間也有不等式。設為正實數,並且,那么:

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加權算術-幾何平均不等式可以由琴生不等式得到。

參見

•平均數不等式

•算術平均數

•幾何平均數

•冪平均不等式

•楊氏不等式

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