對(duì)數(shù)(指數(shù))平均不等式·證明過程
??對(duì)數(shù)平均不等式:對(duì)于兩個(gè)正數(shù)a和b且ab,我們有
<
<
,下面我們來(lái)證明

我們先證
因?yàn)閍,b均大于0
我們不妨設(shè)b>a
此時(shí)要證成立,即證
成立
此時(shí)有
那么上式可化為
令x=?(0<x<1)
則上式可化為
此時(shí)要證成立,即證
成立
令
則=
即g'(x)=
令h(x)=-
顯然g'(x)與h(x)的增減區(qū)間相同
那么h'(x)=
因?yàn)楫?dāng)時(shí),
即有當(dāng)時(shí),
此時(shí)h(x)在(0,1)上單調(diào)遞增
所以有h(x)<h(1)? ?(0<x<1)
所以有g(shù)'(x)<g'(1)? (o<x<1)
由g'(x)=,得g'(1)=0
所以有g(shù)'(x)<0? ?(0<x<1)
所以g(x)在(0,1)上單調(diào)遞減
所以有g(shù)(x)>g(1)? (0<x<1)
因?yàn)橛?img type="latex" class="latex" src="http://api.bilibili.com/x/web-frontend/mathjax/tex?formula=g(x)%3D2(x-1)-%5Cln%20x%20(x%2B1)" alt="g(x)%3D2(x-1)-%5Cln%20x%20(x%2B1)"/>,知g(1)=0
所以g(x)>0 (0<x<1)
所以?(0<x<1)得證
所以(a,b>0且a
b)得證

接下來(lái)我們證
因?yàn)閍,b均大于0
我們不妨設(shè)b>a
則原命題可化為
令x=?(0<x<1)
則有
此時(shí)要證原命題成立,即證上式成立即可
設(shè)
則
則
顯然當(dāng)時(shí),m''(x)<0
所以m'(x)在(0,1)上單調(diào)遞減
所以此時(shí)m'(x)>m'(1),因?yàn)閙'(1)=0
即有m'(x)>0
此時(shí)有m(x)在(0,1)上單調(diào)遞增
此時(shí)m(x)<m(1)
因?yàn)閙(1)=0
所以此時(shí)g(x)<0
即
所以(a,b大于0且a不等于b)得證

至此對(duì)數(shù)平均不等式的證明完畢,接下來(lái)我們來(lái)證明指數(shù)平均不等式

對(duì)于任意實(shí)數(shù)m,n(mn),有

其實(shí)此時(shí)由對(duì)數(shù)平均不等式<
<
(a,b>0且a
b)中a取
,b取
,即可得到指數(shù)平均不等式

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