ベルヌーイの不等式
任意の正の整数 と より大きい実数 に対して, が成立する。
ベルヌーイの不等式のいろいろなタイプ
ベルヌーイの不等式のいろいろなタイプ
いずれもベルヌーイの不等式と呼ばれます。
任意の正の整数 と, より大きく全て符号が等しい実数 に対して,
この式で とすると冒頭のベルヌーイの不等式になります。
実数 と より大きい実数 に対して,
高校物理でよく登場する近似式 に似ています。覚えるならこのバージョンがオススメです。
ベルヌーイの不等式の証明1
ベルヌーイの不等式の証明1
まずは,べルヌーイの不等式の たちが異なるバージョン
を証明します。数学的帰納法で証明できます。
のとき,両辺共に となるので成立。
のとき,
と仮定すると,両辺に をかけることにより,
(ただし,最後の不等号は たちが全て同符号であることによる)
となり のときも成立する。
ベルヌーイの不等式の証明2
ベルヌーイの不等式の証明2
ベルヌーイの不等式の「 を実数に拡張したバージョン」は微分で証明できます。
とおく。
ここで,, に注意して の符号を考える。
例えば のとき, の符号は, のとき正, のとき負となるので, が分かる。
他の場合も同様である。
ベルヌーイの不等式の応用例
ベルヌーイの不等式の応用例
ベルヌーイの不等式を用いる IMO Shortlist 2006 の問題です。かなりの難問です。
が三角形の3辺の長さであるとき,以下の不等式を証明せよ:
ただし, です。
「分母が邪魔なので変数変換」→「ベルヌーイの不等式」→「Schur の不等式」という三連発です。
分母を払うために,
と変数変換する。
逆変換は などとなり,これを用いて頑張って計算すると,
ルートを外したいので のベルヌーイの不等式を用いる。そのためにルートの中身を という形にする:
これを用いて左辺を整理すると, の場合のSchurの不等式となる。
久しぶりの新しい不等式です!
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