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标题: [不等式] 好象成立的样子 [打印本页]

作者: realnumber 时间: 2013-10-21 22:42 标题: 好象成立的样子

郑州-杨**(1223*****) 21:48:34
问一下这个不等式对不对？

图片附件: QQ图片201310212239523232323天天.jpg (2013-10-21 22:41, 17.22 KB) / 下载次数 1652
http://kuing.orzweb.net/attachment.php?aid=718&k=e277449535cebd2774f650eba06a6e96&t=1713461467&sid=tnGsAg

作者: 其妙 时间: 2013-10-21 22:46

回复 1# realnumber
$n=2$时是对的吧，$n\geqslant3$可能就不对了吧？

作者: kuing 时间: 2013-10-22 00:23

由半凹半凸定理，只要证二元相等的情形，变成一元函数后，画图看上去应该成立，至于证明……明天再想……

作者: 其妙 时间: 2013-10-22 12:43

由半凹半凸定理，只要证二元相等的情形，变成一元函数后，画图看上去应该成立，至于证明……明天再想…… ...
kuing 发表于 2013-10-22 00:23

又见半凹半凸！

只会证明$n=2$时是成立的。

作者: realnumber 时间: 2013-10-22 12:53

本帖最后由 realnumber 于 2013-10-22 12:56 编辑

n=2应该对的，写个证明，
引理：$f(x),g(x)$均为增函数，且$g(x)>0$,若$x\ge y\ge z,f(x)+f(y)+f(z)=0$,那么$M=f(x)g(x)+f(y)g(y)+f(z)g(z)\ge 0$
证明：易得$f(x)\ge 0,f(z)\le0$,$f(y)=-f(x)-f(z)$,
$M=f(x)g(x)-(f(x)+f(z))g(y)+f(z)g(z)=f(x)(g(x)-g(y))-f(z)(g(y)-g(z))\ge0$
所以引理成立.
n=2时，记\[ f(x)=x-1,g(x)=\frac{x+1}{\sqrt{1+x^2}+\sqrt{2}}\],符合引理，所以n=2时，1楼不等式成立.
很可惜n=3时，相应的$g(x)$不是增函数，

作者: realnumber 时间: 2013-10-22 12:59

回复 4# 其妙

也许别的办法可以绕过“凹凸慢”

作者: kuing 时间: 2013-10-22 13:47

n=2 时闵可夫斯基不等式一步到位……n>2 就用不了了。
PS、半凹半凸定理的3元情形我曾经在旧版论坛具体介绍过，处理这种比较一般情的问题相对通用一些。

作者: 其妙 时间: 2013-10-22 21:59

先证明$n=2$成立，楼主和kk都用了新颖的证法，我这里来常规的证法（补充4楼）：
由柯西不等式，$1+x^2\geqslant\dfrac{(1+x)^2}2$，故$\sqrt{1+x^2}\geqslant\dfrac{1+x}{\sqrt2}$，当且仅当$x=1$取等号。

于是，$\sqrt{1+x^2}+\sqrt{1+y^2}+\sqrt{1+z^2}\geqslant\dfrac{1+x+1+y+1+z}{\sqrt2}=3\sqrt2$.
闵可夫斯基的可用向量的模解释吧，
，$\sqrt{1+x^2}+\sqrt{1+y^2}+\sqrt{1+z^2}\geqslant\sqrt{(1+1+1)^2+(x+y+z)^2}=3\sqrt2$.

作者: 其妙 时间: 2013-10-22 22:10

n=2应该对的，写个证明，
引理：$f(x),g(x)$均为增函数，且$g(x)>0$,若$x\ge y\ge z,f(x)+f(y)+f(z)=0$,那 ...
realnumber 发表于 2013-10-22 12:53

你那个引理，就是切比雪夫吧？
需要$g(x)>0$的条件？$g(x)>0$的条件可以取消吗？

作者: realnumber 时间: 2013-10-23 09:49

回复 9# 其妙

切比雪夫--不熟悉，
从证明过程看，确实可以取消

作者: realnumber 时间: 2013-10-23 21:13

1楼不等式在n=3（也许还有别的）是成立的，画图估计可以用切线法证明，
但n足够大，几何画板实验发现不成立

作者: 其妙 时间: 2013-10-23 21:18

回复 11# realnumber
你用切线法试一试：

作者: realnumber 时间: 2013-10-23 21:29

本帖最后由 realnumber 于 2013-10-24 07:57 编辑

回复 12# 其妙

n=3$f(x)=(1+x^2)^\frac{1}{n}$在x=1处的切线为$g(x)=\frac{1}{n}2^\frac{1}{n}(x-1)+2^\frac{1}{n}$，$0<x<3$
要证明$f(x)\ge g(x)$等价于证明
\[\frac{1+x^2}{2}\ge (\frac{x}{n}+1-\frac{1}{n})^n,0<x<3,n=3\]
即\[\frac{1+x^2}{2}\ge (\frac{x}{3}+\frac{2}{3})^3,0<x<3,\]
后面应该没什么大问题的，猜是数据不会凑得太好.---试了下，这样t=x-1,运算可以引入立方差什么的简化.

作者: realnumber 时间: 2013-10-23 22:34

本帖最后由 realnumber 于 2013-10-24 07:28 编辑

x=1的左边偏离x轴比右边大，猜测个切线法的改进办法，这个会不会可以因此绕过半凹半凸？也是尝试过程这个中发现11楼反例
假设$y=f(x)$在x=1处的切线为g(x)=kx+b,在x>1时有f(x)>g(x),但是在x<1时，f(x)与g(x)大小关系不定
若满足这样的条件（大家想想怎样改进会更宽泛点,我也不能确定对不对）$f(1+t)-g(1+t)\ge 2\abs{f(1-t)-g(1-t)},t\ge0$---①(似乎这里2有些多余，已经混乱中...)
又x+y+z=3,则有$f(x)+f(y)+f(z)\ge 3f(1)$---②；当然①反向的话，②也反向.

图片附件: QQ截图201310232110554545435345--.GIF (2013-10-23 22:35, 5 KB) / 下载次数 1607
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