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摘 要:本文讨论了一个优美的不等式,并给出了它的一种推广.
关键词:不等式;凸性;凸函数
在《一个等周问题的探讨》一文中,作者讨论了一个优美的不等式:即若0<α<β<,则<<.特别在《一个优美不等式的直观证明》一文中,作者利用数形结合给出了一种几何证明.笔者通过深入研究,探讨了此不等式的内涵,发现作者的证明是基于正弦函数的凹性和正切函数的凸性,由此推广了不等式成立的范围.
命题:设f(x)为a<α<β 证明:在f(x)的图象上取两点A(α,f(α)),B(β,f(β)),则OA,OB的斜率分别为kOA=,kOB=,然后利用f(x)的凹性,可知kOA>kOB,即为<;同理可证不等式右边.
即证.
容易验证f(x)=sinx为凹函数,g(x)=tanx为凸函数,利用命题即可得到前面的优美不等式.另外,类比可以得到下面很漂亮的推论.
推论:设0<α<β<+∞,则有<<,其中sinhx=为双曲正弦函数,tanhx=为双曲正切函数.
证明:利用命题只需证明sinhx为凸函数,tanhx为凹函数即可,仅证第一步,由于当x>0时,(sinhx)″=sinhx>0,所以sinhx为凸函数,即证.
关键词:不等式;凸性;凸函数
在《一个等周问题的探讨》一文中,作者讨论了一个优美的不等式:即若0<α<β<,则<<.特别在《一个优美不等式的直观证明》一文中,作者利用数形结合给出了一种几何证明.笔者通过深入研究,探讨了此不等式的内涵,发现作者的证明是基于正弦函数的凹性和正切函数的凸性,由此推广了不等式成立的范围.
命题:设f(x)为a<α<β 证明:在f(x)的图象上取两点A(α,f(α)),B(β,f(β)),则OA,OB的斜率分别为kOA=,kOB=,然后利用f(x)的凹性,可知kOA>kOB,即为<;同理可证不等式右边.
即证.
容易验证f(x)=sinx为凹函数,g(x)=tanx为凸函数,利用命题即可得到前面的优美不等式.另外,类比可以得到下面很漂亮的推论.
推论:设0<α<β<+∞,则有<<,其中sinhx=为双曲正弦函数,tanhx=为双曲正切函数.
证明:利用命题只需证明sinhx为凸函数,tanhx为凹函数即可,仅证第一步,由于当x>0时,(sinhx)″=sinhx>0,所以sinhx为凸函数,即证.