可能有些人之前看过我那个Schur不等式的一期介绍视频,不过很可惜的就是我嫌弃自己太**了所以直接删掉了,包括其他的一些什么有的没的的,都删了。。
(资料图)
这一篇是来补那个坑的,同时也说一下Schur不等式的推广(以及一些碎碎念)
(所以这个基本上只是视频的文字版,好让大家跳过当时的没品笑话)
对于Schur不等式的应用什么的,网上一搜一大堆啊,这里就不提了
(其实用起来也很简单啦,说白了就是爆破。。。
没错,就是低配版,最标准的形式,谁见谁知道:
等号成立当且仅当,或其中两个数相等而另外一个为零
证明:
注意到这个式子具有对称性,不妨假设
那么
也许乍一看这个证明好像很简单啊,不就是恒等变化??
那其实在构造这个变换的时候是有技巧在的,要不然大概率会碰上证不下去的情况
想想为什么这个式子可以“自然的”被构造出来,在考虑大小关系的时候有没有什么特别的地方值得深究?
这里留个悬念,接着往下看下一个变体
注意到上面原命题里括号内的变元好像和外面的变元除了“序”有关之外,在证明过程中看上去像陌生人一样,你分你的我分我的,所以理所当然的会有下面的推广(等号成立条件从证明即可看出,这里偷个小懒):
(因为这个式子关于是对称的,所以他们的序无所谓,只需要满足有序数对的序是顺着来的就可以了)
证明其实可以照抄
聪明的小伙伴可能已经看出来点名堂了,这里还是先不说,留到最后看看
罗马尼亚赌狗数学家Valentin Vornicu于2007年的巨作:
考虑实数,满足要么,要么,假设函数为单调函数或者下凸函数,那么就有,其中,
不妨考虑是奇数,因为当它是偶数的时候是自动成立的
要证明非负,最直接的思路无非就是去考虑一堆非负项的和,但是我们发现,依旧延续上面的套路是不可行的,因为我们多出来了一个幂次,这导致了拆项的困难。那我们必须另辟蹊径,找一个可行的方案
在这里,我们能简单整理的方式就只有合并同类项,为了方便起见,先将左式写为如下形式:
进行第一次合并同类项,从简单的开始,我们有变换式:
以及:
这好像在暗示我们什么——
如果单调,那么必然有(为什么?)
而注意到
所以如果单调,原命题成立(为什么?)
这好像开了个好头,只要,原命题必然成立(为什么?)
也许对于下凸函数也可以这样操作?
画个图,好像确实是这样的
那么尝试一下证明
注意到下凸函数的性质:
那么取这样的使得(这显然是可取的)即可
因此,这一条路是走得通的
(这里凸函数此性质不予证明,以后可能会写一篇专门讲这一堆东西的专栏~不过这个性质的证明我猜应该是烂大街了吧)
总结一下,在Schur不等式的证明当中,我们最希望的,是去用两边的函数值去抵消被包抄的变元的函数值,这也就是文章开头两个版本的Schur不等式证明的动机(因为幂函数单调,所以这个方法是合理的)
总算是把这个坑补上了,溜了
参考资料
[1] 舒尔不等式——百度百科
链接:https://baike.baidu.com/item/%E8%88%92%E5%B0%94%E4%B8%8D%E7%AD%89%E5%BC%8F/4224241无法识别此网页,请依照以下步骤执行以访问:打开浏览器 - 搜索栏输入“舒尔不等式” - 选择“舒尔不等式_百度百科”)