更新时间:2024-10-24 15:15
杨氏不等式(Young‘s Inequality)又称Young不等式 ,是加权算术几何平均值不等式的一种特例,杨氏不等式也是证明赫尔德不等式的一个快捷方法。
假设是非负实数,,那么
等号成立当且仅当.
假设是非负实数,,,那么
其中任意小而任意大,且。
在文献的第8章第33个不等式的定义中取函数, 由等式成立当且仅当推出:当且仅当时加权形式Young不等式中的等号成立。
Young不等式是加权算术-几何平均值不等式的特例,Young不等式是证明赫尔德不等式的一个快捷方法
设,则
时,,故时,严格递增,时,严格递减,故,得证。
时,,故时,严格递减,时,严格递增,故,得证。
如果且,而数p,q满足:1/p+1/q=1,那么
可以先证明:时,
;
或;
f'(x)=α[x^(α-1)-1],f'(1)=0
当时;
当x∈(0,1);f'(x)
当x∈(1,+∞);f'(x)
当α1或α0时,
当x∈(0,1)时,f'(x)0,
当x∈(1,+∞)时,f'(x)0,
∴f(x)在x=1处取最小值,又f(1)=0,∴f(x)≥0
代入,x=a/b,α=1/p,得
当p时,即α1:
(a/b)^(1/p)-(1/p)*(a/b)+1/p-1≤0
即(a/b)^(1/p)≤(1/p)*(a/b)+1/q
同时乘以b,得:
a^(1/p)*b^(1/q)≤(1/p)*a+(1/q)*b
当p时,即α或α
(a/b)^(1/p)-(1/p)*(a/b)+1/p-1≥0即(a/b)^(1/p)≥(1/p)*(a/b)+1/q
同时乘以b,得:a^(1/p)*b^(1/q)≥(1/p)*a+(1/q)*b
证明2:令f(a)=a^p/p+b^q/q-ab,
f′(a)=a^(p-1)-b
令f′(a)0,分2种情况
1、p,ab^(1/(p-1))
f(a)f(b^(1/(p-1)))=0
即a^p/p+b^q/qab
2、p,ab^(1/(p-1))
f(a)f(b^(1/(p-1)))=0
即a^p/p+b^q/qab
证毕.
由于,
当结论显然成立,当,即,,
∴(由加权平均值不等式)
证毕.
两边求自然对数,原不等式即为
而为上凸函数,由加权琴生不等式,得
得证.