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【当前热闻】学习笔记——Schur不等式
2023-02-12 04:12:44
来源:哔哩哔哩

0. 前言

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。。。

1. 低配版Schur不等式

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

2. Schur不等式2.0

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

3. Schur不等式——豪华版

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”)

关键词: 百度百科 总结一下

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