《柯西不等式与排序不等式》教案
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柯西不等式与排序不等式
一、基本概念:
(一)定理1:二维形式的柯西不等式
若 都是实数,则 ,当且仅当 时,等号成立.
证明:(一)代数证明:
当且仅当 时,等号成立.
(二)向量证明:构造向量 ,则有
其坐标形式即为
当且仅当 共线或 时等号成立,即当且仅当 时,等号成立.
推论1: (来源于向量证明中)
推论2: (将原式中 都变为 )
定理2:柯西不等式的向量形式
设 是两个向量,则 当且仅当 是零向量,或存在实数 ,使 时,等号成立.
证明:上述向量证明已经说明完毕
定理3:二维形式的三角不等式
设 ,那么
证明:
即 原命题的证
(二)一般形式的柯西不等式
设 是实数,则
当且仅当 或存在一个数 ,使得 时,等号成立.
简记作:平方和的乘积大于等于乘积和的平方
分析:我们可以利用空间向量很容易证明出三维形式的柯西不等式 ,但维数再高时就没有几何模型可以构造证明了,那么如何证明这一重要的不等式呢?
证明:(一)构造二次函数: ,
(二)归纳法和平均值不等式:
(1)当 时,有
即命题成立
(2)假设当 时命题成立,当 时,由于
由平均值不等式,得
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