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正文內(nèi)容

柯西施瓦茨不等式(參考版)

2025-06-26 14:32本頁面
  

【正文】 安慶師范學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算科學(xué)學(xué)院2012屆畢業(yè)論文柯西施瓦茨不等式的應(yīng)用及推廣作者:查敏 指導(dǎo)老師:蔡改香摘要 本文探討的是柯西施瓦茨不等式在不同數(shù)學(xué)領(lǐng)域的各種形式和內(nèi)容及其多種證明方法和應(yīng)用,反映了柯西施瓦茨不等式在證明相關(guān)的數(shù)學(xué)命題時(shí)可以使得解題方法得以簡(jiǎn)捷明快,甚至可以得到一步到位的效果,特別是在概率統(tǒng)計(jì)中的廣泛應(yīng)用.關(guān)鍵詞 CauchySchwarz不等式 Minkowski不等式 Holder不等式 Hermite陣1引言柯西施瓦茨不等式在數(shù)學(xué)中的應(yīng)用比較廣泛,是異于均值不等式的另一個(gè)重要不等式,靈活巧妙的運(yùn)用它,可以使一些較困難的實(shí)際問題得到比較簡(jiǎn)捷地解決,這個(gè)不等式結(jié)構(gòu)和諧,無論代數(shù)、幾何,、概率空間以及矩陣分析這五個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行證明并舉例說明其應(yīng)用,對(duì)實(shí)數(shù)域和微積分中的形式進(jìn)行了一定程度的推廣.2 在實(shí)數(shù)域中的Cauchy不等式命題1 設(shè),則 (1) 其中當(dāng)且僅當(dāng)(為常數(shù))等號(hào)成立.證明 由則由于,因此上述不等式的判別式大于零,即:易得(1)式成立.例1 設(shè)求證證明 由不等式左邊的形式,很容易想到柯西不等式解之 柯西施瓦茨不等式在實(shí)數(shù)域中的應(yīng)用十分廣泛,.由上面的柯西施瓦茨不等式可以得到Minkowski不等式 定理1 任意的個(gè)實(shí)數(shù),有 (2)事實(shí)上,由(1)得 這就證明了(2).將柯西施瓦茨不等式中的冪指數(shù)擴(kuò)充,則有赫爾德不等式.定理2 對(duì)任意的非負(fù)數(shù)有其中,滿足且.證明 由楊格不等式,其中且得 赫爾德不等式中,當(dāng)時(shí)為柯西施瓦茨不等式,若將則可導(dǎo)出相應(yīng)的無窮不等式.由定理2可將定理1的冪指數(shù)進(jìn)行擴(kuò)充定理3 若對(duì)任意的非負(fù)實(shí)數(shù),且,則證明 由楊格不等式 化簡(jiǎn)即得所要證得的不等式.還可將上述赫爾德不等式推廣到無限和不等式:推論1 若對(duì)任意非負(fù)實(shí)數(shù),有,則下面將上命題1進(jìn)行推廣:引理1 (算術(shù)幾何平均值不等式)設(shè)為個(gè)正數(shù),則 ,等號(hào)成立的充要條件為.引理2 設(shè),作定義:則在中定義了的加法、數(shù)乘、內(nèi)積作成上的線性空間一定構(gòu)成歐幾里得空間,簡(jiǎn)稱歐氏空間 (在介紹柯西施瓦茨不等式在內(nèi)積空間中的應(yīng)用時(shí)會(huì)用到此定義).推論2 設(shè)是組實(shí)數(shù),則有
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