柯西不等式
二维形式
(a^2+b^2)(c^2 + d^2)≥(ac+bd)^2 等号成立条件:ad=bc
扩展:(a1^2+a2^2+a3^2+...+an^2)(b1^2+b2^2+b3^2+...bn^2)≥(a1b1+a2b2+a3b3+..+anbn)^2 等号成立条件:a1:b1=a2:b2=…=an:bn(当ai=0或bi=0时ai和bi都等于0,不考虑ai:bi,i=1,2,3,…,n)
三角形式
√(a^2+b^2)+√(c^2+d^2)≥√[(a-c)^2+(b-d)^2] 等号成立条件:ad=bc
注:“√”表示平方根,
向量形式
|α||β|≥|α·β|,α=(a1,a,…,an),β=(b1,b,…,bn)(n∈N,n≥2) 等号成立条件:β为零向量,或α=λβ(λ∈R)。
一般形式
(∑(ai^2))(∑(bi^2)) ≥ (∑ai·bi)^2 等号成立条件:a1:b1=a2:b2=…=an:bn,或ai、bi均为零。 上述不等式等同于图片中的不等式。
推广形式 (x1+y1+…)(x2+y2+…)…(xn+yn…)≥[(Πx)^(1/n)+(Πy)^(1/n)+…]^n
一般形式的证明
求证:(∑ai^2)(∑bi^2) ≥ (∑ai·bi)^2
证明: 当a1=a2=…=an=0或b1=b2=…=bn=0时,一般形式显然成立
令A=∑ai^2 B=∑ai·bi C=∑bi^2 当a1,a2,…,an中至少有一个不为零时,可知A>0 构造二次函数f(x)=Ax^2+2Bx+C,(请注意,一次项系数是2B,不是B)
展开得: f(x)=∑(ai^2·x^2+2ai·bi·x+bi^2)=∑ (ai·x+bi)^2≥0
故f(x)的判别式△=4B^2-4AC≤0,
(请注意:一元二次方程ax^2+bx+c=0的判别式确实是△=b^2-4ac,但是这里的方程Ax^2+2Bx+C = 0已经发生如下替换a = A,b = 2B,c = C,这里面b已经换成了2B!)
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