一类无理函数的上、下界问题

来源 :数学学习与研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jht20007
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  【摘要】 本文给出了在x y z=P(P为常数,x,y,z均为正数)的条件下,求无理函数y= n Ax λ n Ay λ n Az λ (n∈N 且n≥2;A、λ均为常数且大于零)的上界、下界问题.
  【关键词】 无理不等式;上、下界;上凸(下凸)函数
  性质1 若f(x)是区间I内下凸函数(或上凸函数),则对x1,x2,…,xn∈I,有f x1 x2 … xn n ≤ f(x1) f(x2) … f(xn) n ①
  (或f x1 x2 … xn n ≥ f(x1) f(x2) … f(xn) n ) ②
  其中等号当且仅当x1=x2=…=xn时成立.
  此性质可由琴生不等式直接得到.
  性质2 连续函数f(x)在区间I上的严格下凸函数的 充分必要条件:对任意a,b,c∈I且a  连续函数f(x)在区间I上的严格上凸函数的充分必要条件是:对任意a,b,c∈I且a f(c)-f(b) c-b ④
  证明 仅证③式,必要性:令t= c-b c-a ,由于a  b= b-a c-a ·c c-b c-a ·a= 1-t c ta
  及下凸函数定义,f tx1 1-t x2 ≤tf(x1) 1-t f(x2) .
  有f(b)=f 1-t c ta < b-a c-a ·f(c) c-b c-a ·f(a).
  即: c-a b-a ·f(b)< b-a ·f(c) c-b ·f(a).
  亦即: c-b f(b)-f(a) < b-a f(c)-f(b) .
  故 f(b)-f(a) b-a < f(c)-f(b) c-b .
  充分性,反推上去即可(略).
  两个重要的结论:
  结论1 函数f(x)= x x≥0 是上凸函数,且当0≤x1 x1 x2 - x1 x2-x1 x-x1 ⑤
  证明 由0≤x1 1 x2 x1 > 1 x2 x .
  亦有: x - x1 x-x1 > x2 - x1 x2-x1 > x2 - x x2-x .
  由上式中第一、三项及性质2(即④式)知:f(x)在区间 0, ∞ 上是上凸函数.
  由第一、二项整理,即得⑤式.
  例 已知a,b,c且a b c=1,求证:2 14 ≤ 13a 1 13b 1 13c 1 ≤4 3 .
  证明 显然有0≤a≤1,因此易得:1≤13a 1≤14.
  由⑤式(取x1=1,x=13a 1,x2=14),得
  13a 1 ≥1 14 -1 a.
  同理: 13b 1 >1 14 -1 b; 13c 1 >1 14 -1 c.
  将以上三个不等式左、右两边相加,得2 14 < 13a 1 13b 1 13c 1 .
  又由②式,有: 13a 1 13b 1 13c 1 ≤3 13 a b c 3 3 =4 3 .
  从而有2 14 < 13a 1 13b 1 13c 1 ≤4 3 .
  可类似于结论1得结论2
  结论2函数f(x)= n x (x≥0,n∈N 且n≥2)是上凸函数,当0≤x1  n x > n x1 n x2 - n x1 x2-x1 x-x1 ⑥
  【参考文献】
  [1]甘义宁.一个无理不等式猜想的推广及其证明[J].数学通报,2014(03):62-63.
  [2]邵志华,张小明.关于A-H上下界的几个结果[J].数学的实践与认识,2013(06):206-214.
  [3]安振平.一类无理不等式的深入探究[J].数学通报,2011(12):55-60.
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