介紹
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:
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:
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,
於是完成了從n到n+1的證明。
例子
在n=4 的情況,設:, 那么
可見。
推廣
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:
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