■いろいろな不等式(その42)
ブルン・ミンコフスキーの不等式はPrekopa-Leindlerの不等式として積分型の関数不等式に一般化されたことによって、幾何学のみならず解析学の舞台にも上がることになった
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【5】ブルン・ミンコフスキーの不等式
一般のn次元図形に対してもミンコフスキー和の不等式
|A+B|^1/n≧|A|^1/n+|B|^1/n
が成立する(平面図形の場合はn=2).等号成立はAとBは相似の位置にあるか,またはAはBの平行移動であるときである.
また,2つの凸図形K0,K1が与えられたとき,K0からK1への連続変形
Kt=(1−t)K0+tK1 (0≦t≦1)
においては
|Kt|^1/n≧(1−t)|K0|^1/n+t|K1|^1/n
が成り立つ.
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【6】Prekopa-Leindlerの不等式
f,g,hが非負な可測な関数で,すべてのx,yに対して
h((1−t)x+ty)≧f(x)^1-tg(y)^t (0≦t≦1)
を満たすとき,
∫h≧(∫f)^1-t(∫g)^t
が成り立つ.
f,g,hをそれぞれA,B,(1−t)A+tBの特性関数とすると
∫h≧(1−t)(∫f)+t(∫g)≧(∫f)^1-t(∫g)^t
から
vol((1−t)A+tB)=vol(A)^1-t×vol(B)^t
が得られる.
これはブルン・ミンコフスキーの不等式
|Kt|^1/n≧(1−t)|K0|^1/n+t|K1|^1/n
の別の形(dimension free form of Brunn-Minkowski)である.Prekopa-Leindlerの不等式の利点は次元が出てこないことである(次元によらず評価されていることにある).
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