伯努利不等式
维基百科,自由的百科全书
- ;
如果是偶數,則不等式對任意實數x成立。
可以看到在n = 0,1,或x = 0時等號成立,而對任意正整數和任意實數,,有嚴格不等式:
- 。
伯努利不等式經常用作證明其他不等式的關鍵步驟。
[编辑] 證明和推廣
伯努利不等式可以用數學歸納法證明:當n = 0,1,不等式明顯成立。假設不等式對正整數n,實數時成立,那麼
- 。
下面是推廣到實數冪的版本:如果x > − 1,那麼:
- 若或,有;
- 若,有。
這不等式可以用導數比較來證明:
當r = 0,1時,等式顯然成立。
在上定義f(x) = (1 + x)r − (1 + rx),其中, 對x微分得f'(x) = r(1 + x)r − 1 − r, 則f'(x) = 0當且僅當x = 0。分情況討論:
- 0 < r < 1,則對x > 0,f'(x) < 0;對 − 1 < x < 0,f'(x) > 0。因此f(x)在x = 0時取最大值0,故得。
- r < 0或r > 1,則對x > 0,f'(x) > 0;對 − 1 < x < 0,f'(x) < 0。因此f(x)在x = 0時取最小值0,故得。
在這兩種情況,等號成立當且僅當x = 0。
[编辑] 相關不等式
下述不等式從另一邊估計(1 + x)r:對任意x, r > 0,都有
- 。