讨论点解不等式 关于Petrovic不等式的一点思考

  摘 要: 本文主要对Petrovic不等式进行了推广。   关键词: Petrovic不等式 泰勒展开式 推广      不等式在数学中占有非常重要的地位,在数学中有许多经典的不等式,本文主要对Petrovic不等式进行了推广。
  1916年,M.Petrovic给出一个三角不等式如下:[1]
  设△ABC的三边长分别为a、b、c,则
  ≤<(1)
  当且仅当a=b=c时等号成立。
  文献[2]应用数学归纳法将不等式(1)推广为:
  设△ABC的三边长分别为a、b、c,对于正整数n(n>1)有
  ≤<(2)
  当且仅当a=b=c时等号成立。
  很自然想到当n(n>1)为实数时是否有类似的结论,答案是肯定的。
  定理1:设△ABC的三边长分别为a、b、c,对于实数r(r>1)有
  ≤<(3)
  当且仅当a=b=c时等号成立。
  引理1:(幂平均不等式)若x>0,i=1,…,n,α<β,则
  ()≤()
  当且仅当x=x=…=x时等号成立。
  证明:因为f(r)=(x),所以两边取导数得
  lnf(r)=ln(x),
  故=-ln(x)+
  ∴f(r)′=[r-ln()]令=g(r)
   而g(r)′=+r-
  =r
  由于(a)(b)≥(ab),
  因此当r>0时,g(r)′>0,g(r)单调增;当r<0时,g(r)′<0,g(r)单调减。所以g(r)在r=0处取最小值。
  但g(0)=0,故g(r)≥0,从而f(r)′≥0,此表明f(r)是r的增函数。
  所以当α<β,由f(r)为增函数知
  ()≤()
  易知当且仅当x=x=…=x时等号成立,从而引理成立。
  定理的证明如下:
  设x=,x=,x=,
  则x>0,i=1,2,3,且x+x+x=1。
  由r>1,应用引理1得
  =≤()
  所以≤,即≤x+x+x,当且仅当x=x=x时等号成立。也就是≤,当且仅当a=b=c时等号成立,从而(3)的左边不等式得证。
  下证右边不等式。如r为正整数,则由(2)(3)知右边不等式成立。
  如r不为正整数,则存在自然数n及δ(0<δ<1),使得r=n+δ。
  由于a,b,c为△ABC三边,则有
  x<x+x,x<x+x,x<x+x
  x<,x<,x<
  所以x<,x<,x<。
  所以x<,x<,x<。
  则x+x+x=xx+xx+xx<(x+x+x)
  由(2)知当n≥1时,x+x+x≤
  x+x+x<(x+x+x)≤ ==
  综上所述,定理得证。
  
  参考文献:
  [1][荷]O•Bottema等著.单尊译.几何不等式[M].北京:北京大学出版社,1991:9.
  [2]张树生.一个不等式的推广[J].中等数学,2003,(5):21-22.
  [3]D.S.mitrovic著.张小萍译.解析不等式[M].科技出版社,1987.
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