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數(shù)學(xué)心

第二百三十章 柯西—施瓦茨不等式(不等式)

數(shù)學(xué)心 蔡澤禹 310 2020-08-08 06:55:13

  拉普拉斯對(duì)柯西說(shuō):“我看到你在研究不等式,說(shuō)實(shí)話(huà),這不都是小兒科的問(wèn)題嗎?干嘛要花如此大的力氣去搞?給你經(jīng)費(fèi),你就要開(kāi)始在這么簡(jiǎn)單的問(wèn)題上浪費(fèi)時(shí)間了?現(xiàn)在很多領(lǐng)導(dǎo)都在盯著你,你可注意一點(diǎn)?!?p>  柯西明白,有時(shí)候自己承擔(dān)的事情越多,就越容易被人罵?,F(xiàn)在有很多地方存在這種現(xiàn)象:就是能力強(qiáng),做事快的人,往往做得多、錯(cuò)得多,也被領(lǐng)導(dǎo)罵得多。相反,那些混日子,能力又不怎么樣的人,他們基本不做事,又不會(huì)被領(lǐng)導(dǎo)罵,最后提拔晉升還可能會(huì)成為黑馬。這種效應(yīng)叫做“洗碗效應(yīng)”,說(shuō)的就是說(shuō)經(jīng)常洗碗的人常會(huì)失手將碗打破,自責(zé)之余,周?chē)娜丝赡苓€嚴(yán)厲指責(zé):“怎么這么不小心,洗碗都洗不好,還能干好什么活呢?”。

  柯西經(jīng)過(guò)這么久,也放平了,他知道自己研究的這個(gè)看似簡(jiǎn)單的東西,實(shí)則是為了更深的東西打基礎(chǔ)??挛髡f(shuō):“并不是逃避難題研究簡(jiǎn)單題。而是遇上難題中的某一部分?!?p>  拉普拉斯說(shuō):“就像不等式,這就是個(gè)計(jì)算公式,你哪里看出有還很多驚人的東西?”

  拉普拉斯說(shuō)的是柯西不等式。是柯西發(fā)現(xiàn)在數(shù)學(xué)分析中的流數(shù)中發(fā)現(xiàn)了一種不等式:(a^2+b^2)(c^2+d^2)<=(ac+bd)^2。

  柯西說(shuō):“我好好跟你說(shuō)說(shuō),這不僅僅是個(gè)不等式,它其實(shí)在數(shù)學(xué)的多個(gè)領(lǐng)域都有極大的作用。”

  拉普拉斯說(shuō):“它能讓你發(fā)現(xiàn)更多個(gè)不等式?”

  柯西說(shuō):“不是的,是這個(gè)不等式可以反應(yīng)出很多問(wèn)題。可以推廣成更多的卡爾松不等式。還可以推廣成向量形式,三角形式,概率論形式,積分形式,一般形式。后來(lái)則推廣成復(fù)變函數(shù)。所以一個(gè)簡(jiǎn)單的不等式,也會(huì)有很多數(shù)學(xué)的其他作用,甚至?xí)h(yuǎn)遠(yuǎn)超出自己的想象。”

  拉普拉斯也漸漸的理解了柯西的海量論文的原因。

  柯西-施瓦茨不等式是一個(gè)在眾多背景下都有應(yīng)用的不等式,例如線(xiàn)性代數(shù),數(shù)學(xué)分析,概率論,向量代數(shù)以及其他許多領(lǐng)域。它被認(rèn)為是數(shù)學(xué)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(xiàn)代證明則由施瓦茲于1888年給出。

  不等式的內(nèi)容也十分博大。除了柯西不等式以外,還有其他不等式。

  有琴生不等式,它給出積分的凸函數(shù)值和凸函數(shù)的積分值間的關(guān)系。

  有均值不等式,即調(diào)和平均數(shù)不超過(guò)幾何平均數(shù),幾何平均數(shù)不超過(guò)算術(shù)平均數(shù),算術(shù)平均數(shù)不超過(guò)平方平均數(shù)。

  有絕對(duì)值不等式,在不等式應(yīng)用中,經(jīng)常涉及質(zhì)量、面積、體積等,也涉及某些數(shù)學(xué)對(duì)象(如實(shí)數(shù)、向量)的大小或絕對(duì)值。它們都是通過(guò)非負(fù)數(shù)來(lái)度量的。

  權(quán)方和不等式是一個(gè)數(shù)學(xué)中重要的不等式。其證明需要用到赫爾德(Holder)不等式,可用于放縮求最值(極值)、證明不等式等。

  閔可夫斯基不等式和赫爾德不等式都涉及到了Lp空間。

  有伯努利不等式。

  有排序不等式。設(shè)有兩組數(shù)a1,a2,……an和b1,b2,……bn,滿(mǎn)足a1≤a2≤……≤an,b1≤b2≤……≤bn,c1,c2,……cn是b1,b2,……bn的亂序排列,則有a1bn+a2bn-1+……+anb1≤a1c1+a2c2+……+ancn≤a1b1+a2b2+……+anbn,當(dāng)且僅當(dāng)a1=a2=……=an或b1=b2=……=bn時(shí)等號(hào)成立。一般為了便于記憶,常記為:反序和≤亂序和≤順序和.

  不等式成為了不確定數(shù)學(xué)中的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容,往往在很多代數(shù)化問(wèn)題不容易解決的情況下,都會(huì)動(dòng)用不等式產(chǎn)生奇效。

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