伯努利不等式

分析不等式中常見的不等式

伯努利不等式,又稱貝努利不等式,是分析不等式中最常見的一種不等式,由數學家伯努利提出。

基本概念


實數,在時,有成立;
在時,有成立。
可以看到等號成立當且僅當,或時。
伯努利不等式經常用作證明其他不等式的關鍵步驟。
伯努利不等式的一般式為
(對於任意都有且,即所有同號且大於等於-1)當且僅當時等號成立

證明


設,且是不小於2的整數,則。
證明:
先證明對所有正整數不等式成立。用數學歸納法
當,上個式子成立,
設對,有:成立。
就是對一切的自然數,當
,有
下面把伯努利不等式推廣到實數冪形式:
若或,有
若,有這個不等式可以直接通過微分進行證明,方法如下:
如果,則結論是顯然的
如果,作輔助函數,那麼,則;
下面分情況討論:
1.,則對於;對於。嚴格遞增,因此處取最大值0,故得。
2.,則對於;對於。嚴格遞減,因此處取最小值0,故得
證畢。

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下述不等式從另一邊估計:對任意,都有。
我們知道,因此這個不等式是平凡的。