詹森不等式证明

本文详细介绍了詹森不等式的证明过程,利用了凸函数的二阶导数性质和拉格朗日中值定理。同时,回顾了罗尔定理和拉格朗日中值定理的证明,为理解不等式提供了基础。通过证明,展示了这两个定理在处理数学问题中的应用。

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詹森不等式是对凸函数的一个推导,由2推导到n

凸函数性质:f(x)的二阶导数大于0,也就是f''(x)>0,在x<y并且0<a<1的情况下有f(ax+(1-a)y)<a*f(x)+(1-a)*f(y)

证明:f(ax+(1-a)y)<a*f(x)+(1-a)*f(y)

ax+(1-a)y-x=(1-a)(y-x)>0

所以 x<ax+(1-a)y

有x<z1<ax+(1-a)y

拉格朗日中值定理有

(f(ax+(1-a)y)-f(x))/((1-a)(y-x))=f'(z1)

变形为:f(ax+(1-a)y)-f(x)=(1-a)(y-x)×f'(z1)   (1)

ax+(1-a)y-y=a(x-y)<0

y>ax+(1-a)y

有ax+(1-a)y<z2<y

由拉格朗日中值定理有

f(y)-f(ax+(1-a)y)=a(y-x)f'(z2)  (2)

联立(1)(2)有

a{ f(ax+(1-a)y)-f(x)}-(1-a){ f(y)-f(ax+(1-a)y)</

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