柯西—施瓦茨不等式

柯西—施瓦茨不等式

内積為連續函數
柯西-施瓦茨不等式是一個在衆多背景下都有應用的不等式,例如線性代數,數學分析,概率論,向量代數以及其他許多領域。它被認為是數學中最重要的不等式之一。此不等式最初于1821年被柯西提出,其積分形式在1859被布尼亞克夫斯基提出,而積分形式的現代證明則由施瓦茲于1888年給出。[1]
  • 中文名:柯西-施瓦茨不等式
  • 外文名:Cauchy–Schwarz inequality
  • 别名:
  • 表達式:
  • 提出者:柯西
  • 适用領域:
  • 推廣者:赫爾曼·阿曼杜斯·施瓦茨

簡介

柯西—施瓦茨不等式

柯西-施瓦茨不等式是數學分析中經常要用到的一個不等式,在競賽數學和

高等數學中也有廣泛的應用,下面介紹它的三種證明方法,從而加深對該不等式的理解,利于教學。定理(柯西-施瓦茨不等式):若a1,a2,…,an和b1,b2,…,bn是任意實數,則有(nk=1∑akbk)2≤(nk=1∑ak2)(k=n1∑bk2)此外,如果有某個ai≠0,則上式中的等号當且僅當存在一個實數x使得對于每一個k=1,2,…,n都有akx+bk=0時成立。

證明1平方和絕不可能是負數,故對每一個實數x都有nk=1∑(akx+bk)2≥0其中,等号當且僅當每一項都等于0時成立。

數學上,柯西—施瓦茨不等式,又稱施瓦茨不等式或柯西—布尼亞科夫斯基—施瓦茨不等式,是一條很多場合都用得上的不等式,例如線性代數的矢量,數學分析的無窮級數和乘積的積分,和概率論的方差和協方差。不等式以奧古斯丁·路易·柯西(AugustinLouisCauchy),赫爾曼·阿曼杜斯·施瓦茨(HermannAmandusSchwarz),和維克托·雅科夫列維奇·布尼亞科夫斯基(ВикторЯковлевичБуняковский)命名。

柯西—施瓦茨不等式說,若x和y是實或複内積空間的元素,那麼

等式成立當且僅當x和y是線性相關。:

特例

對歐幾裡得空間Rn,有

對平方可積的複值函數,有

這兩例可更一般化為赫爾德不等式。

在3維空間,有一個較強結果值得注意:原不等式可以增強至等式

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