■書ききれなかった微分積分の話(その52)

[1]コーシー・シュワルツの不等式

  (Σab)^2≦(Σa^2)・(Σb^2)

  等号が成り立つのはa1/b1=a2/b2=・・・=an/bnのときに限る

というのが,コーシー・シュワルツの不等式である.n=1のときは相加相乗平均不等式に帰着する.

 n=3のときは

  (ax+by+cz)^2≦(a^2+b^2+c^2)(x^2+y^2+z^2)

となる.とくに,a=b=c=1とすると

  (x+y+z)/3≦(x^2+y^2+z^2)

となって,

  2(a^2+b^2)−(a+b)^2=(a−b)^2≧0

  3(a^2+b^2+c^2)−(a+b+c)^2=(a−b)^2+(b−c)^2+(c−a)^2≧0

  4(a^2+b^2+c^2+d^2)−(a+b+c+d)^2=(a−b)^2+(b−c)^2+(c−d)^2+(d−a)^2≧0

  NΣdi^2−(Σdi)^2≧0   (等号はd1=d2=・・・=dNのとき)

など,コーシー・シュワルツの不等式によっていることが理解される.

  x^2+y^2+z^2≧xy+yz+zx

  (x+y+z)^2≧3(xy+yz+zx)

  x>0,y>0,z>0ならはx^3+y^3+z^3≧3xyz

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[2]チェビシェフの不等式

  a1≦a2≦・・・≦an,b1≦b2≦・・・≦bnのとき,対応する要素の積の平均は平均の積よりも大きい,すなわち,

  (Σab)/n≦(Σa)/n・(Σb)/n

  n(Σab)≦(Σa)・(Σb)

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