卡爾松不等式

卡爾松不等式

卡爾松不等式(Carlson)往往也被稱為矩陣長方形不等式。是由里納特·卡爾松發現提出的。外文名又叫做Carlson,是數學上的著名不等式之一。

內容表述

m×n的非負實數矩陣中,n列每列元素之和的幾何平均值不小於矩陣中m行每行元素的幾何平均值之和。

符號語言即:

(x1+y1+…)(x2+y2+…)…(xn+yn+…)≥[(Πx)^(1/n)+(Πy)^(1/n)+…]^n (*)

註:“Πx”表示x1,x2,…,xn的乘積,x,y,…表示各行的名稱,共m個。

數學證明

卡爾松不等式的證明 卡爾松不等式的證明

證明 記A1=x1+y1+…,A2=x2+y2+…,….

由平均值不等式得

(1/n)(x1/A1+x2/A2+…+xn/An)≥[x1*x2*…*xn/(A1*A2*…*An)]^(1/n)

=[(Πx)/(A1*A2*…*An)]^(1/n)

(1/n)(y1/A1+y2/A2+…+yn/An)≥[y1*y2*…*yn/(A1*A2*…*An)]^(1/n)

=[(Πy)/(A1*A2*…*An)]^(1/n),

……

上述m個不等式疊加得

1≥[(Πx)/(A1*A2*…*An)]^(1/n)+[(Πy)/(A1*A2*…*An)]^(1/n)+…

即(A1*A2*…*An)^(1/n)≥(Πx)^(1/n)+(Πy)^(1/n)+…

即 A1*A2*…*An≥[(Πx)^(1/n)+(Πy)^(1/n)+…]^n

即(x1+y1+…)(x2+y2+…)…(xn+yn+…)≥[(Πx)^(1/n)+(Πy)^(1/n)+…]^n,

因此,不等式(1')成立.

特別地,當n=2時,不等式(*)即為柯西不等式.

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