对数(指数)平均不等式·证明过程
对数平均不等式:对于两个正数a和b且ab,我们有
<
<
,下面我们来证明

我们先证
因为a,b均大于0
我们不妨设b>a
此时要证成立,即证
成立
此时有
那么上式可化为
令x= (0<x<1)
则上式可化为
此时要证成立,即证
成立
令
则=
即g'(x)=
令h(x)=-
显然g'(x)与h(x)的增减区间相同
那么h'(x)=
因为当时,
即有当时,
此时h(x)在(0,1)上单调递增
所以有h(x)<h(1) (0<x<1)
所以有g'(x)<g'(1) (o<x<1)
由g'(x)=,得g'(1)=0
所以有g'(x)<0 (0<x<1)
所以g(x)在(0,1)上单调递减
所以有g(x)>g(1) (0<x<1)
因为由,知g(1)=0
所以g(x)>0 (0<x<1)
所以 (0<x<1)得证
所以(a,b>0且a
b)得证

接下来我们证
因为a,b均大于0
我们不妨设b>a
则原命题可化为
令x= (0<x<1)
则有
此时要证原命题成立,即证上式成立即可
设
则
则
显然当时,m''(x)<0
所以m'(x)在(0,1)上单调递减
所以此时m'(x)>m'(1),因为m'(1)=0
即有m'(x)>0
此时有m(x)在(0,1)上单调递增
此时m(x)<m(1)
因为m(1)=0
所以此时g(x)<0
即
所以(a,b大于0且a不等于b)得证

至此对数平均不等式的证明完毕,接下来我们来证明指数平均不等式

对于任意实数m,n(mn),有

其实此时由对数平均不等式<
<
(a,b>0且a
b)中a取
,b取
,即可得到指数平均不等式

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