伯努利不等式如何分解
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发布时间：2022-05-07 15:40
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时间：2022-06-30 14:14
基本概念 数学中的伯努利不等式是说：对任意整数n≥0，和任意实数x>-1，
有 (1+x)^n≥1+nx 成立；
如果n≥0是偶数，则不等式对任意实数x成立。
可以看到在n = 0,1，或x = 0时等号成立，而对任意正整数n≥2 和任意实数x≥-1，x≠0，有
严格不等式：
(1+x)^n>1+nx。
伯努利不等式经常用作证明其他不等式的关键步骤。
伯努利不等式的一般式为
(1+x1+x2+x3···+xn)< =(1+x1)(1+x2)(1+x3)···(1+xn) 当且仅当n=1时等号成立
注：x后的字母或数字为下标
编辑本段证明
设x>-1,且x≠0,n是不小于2的整数,则(1+x)^n≥1+nx.
证明:
用数学归纳法:
当n=1,上个式子成立,
设对n-1,有:
(1+x)^(n-1)>=1+(n-1)x成立,
则
(1+x)^n
=(1+x)^(n-1)(1+x)
>=[1+(n-1)x](1+x)
=1+(n-1)x+x+(n-1)x^2=1+nx+nx^2-x^2
>=1+nx
就是对一切的自然数,当
x>=-1,有
(1+x)^n>=1+nx
下面把伯努利不等式推广到实数幂形式：
若r ≤0或r ≥ 1，有(1+x)^r ≥ 1 + rx
若0 ≤ r ≤ 1，有(1+x)^r ≤ 1 + rx
这个不等式可以直接通过微分进行证明，方法如下：
如果r=0，1，则结论是显然的
如果r≠0，1，作辅助函数f(x)=(1+x)^r-(1+rx), 那么f'(x)=r*(1+x)^(r-1)-r, 则f'(x)=0 <==> x=0;
下面分情况讨论：
1. 0 < r < 1，则对于x > 0，f'(x) < 0；对于 − 1 < x < 0，f'(x) > 0。严格递增，因此f(x)在x = 0处取最大值0，故得(1+x)^r ≤ 1+rx。
2. r < 0或r > 1，则对于x > 0，f'(x) > 0；对于 − 1 < x < 0，f'(x) < 0。严格递减，因此f(x)在x = 0处取最小值0，故得(1+x)^r ≥ 1+rx
证毕
