
Jensen不等式:若函数f(x)在区间(a, b)上为凸函数,且x1、x2均属于(a, b),则有以下不等式成立:
f[(x1 + x2) / 2] ≥ 1/2[f(x1) + f(x2)]
证明:要证明上述不等式,可以考虑以下转换:证明f[(x1 + x2) / 2] - f(x1) ≥ f(x2) - f[(x1 + x2) / 2]成立。
不妨设x1 < x2,定义函数g(x) = f(x) - f[(x1 + x2) / 2],则g(x1) ≥ g(x2),因为f(x)是凸函数,g(x)在(a, b)上也是凸函数。由于x1 < x2,根据凸函数的性质,g(x)在x = (x1 + x2) / 2时取得最小值,即g(x) ≥ 0。因此,f(x) ≥ f[(x1 + x2) / 2],证明了原不等式。
不等式的特殊性质包括:
① 性质1:在不等式的两边同时加上(或减去)同一个数(或式子),不等号的方向不变。
② 性质2:在不等式的两边同时乘(或除以)同一个正数,不等号的方向不变。
③ 性质3:在不等式的两边同时乘(或除以)同一个负数,不等号的方向改变。
总结:当两个正数的积为定值时,它们的和有最小值;当两个正数的和为定值时,它们的积有最大值。