调和平均数小于等于算术平均数应怎样证明?

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  • 用数学归纳法证明,需要一个辅助结论.

    引理:设A≥0,B≥0,则(A+B)^n≥A^n+nA^(n-1)B.

    注:引理的正确性较明显,不多说了.

    原题等价于:((a1+a2+…+an )/n)^n≥a1a2…an.

    当n=2时易证;假设当n=k时命题成立,即((a1+a2+…+ak )/k)^k≥a1a2…ak.

    那么当n=k+1时,不妨设a(k+1)是a1,a2 ,…,a(k+1)中最大者,则k a(k+1)≥a1+a2+…+ak.

    设s=a1+a2+…+ak,{[a1+a2+…+a(k+1)]/(k+1)}^(k+1) ={s/k+[k a(k+1)-s]/[k(k+1)]}^(k+1) ≥(s/k)^(k+1)+(k+1)(s/k)^k[k a(k+1)-s]/k(k+1)

    用引理=(s/k)^k* a(k+1) ≥a1a2…a(k+1).

    下面介绍个好理解的方法:琴生不等式法

    琴生不等式:上凸函数f(x),x1,x2,...xn是函数f(x)在区间(a,b)内的任意n个点,则有:f[(x1+x2+...+xn)/n]≥1/n*[f(x1)+f(x2)+...+f(xn)]

    设f(x)=lnx,f(x)为上凸增函数

    所以,ln[(x1+x2+...+xn)/n]≥1/n*[ln(x1)+ln(x2)+...+ln(xn)]=ln[(x1*x2*...*xn)^(1/n)]

    即(x1+x2+...+xn)/n≥(x1*x2*...*xn)^(1/n) 在圆中用射影定理证明(半径不小于半弦)