ヤングの不等式の証明
📂レンマヤングの不等式の証明
定理
p1+q1=1を満たし、1より大きい二つの定数p,qと二つの正数a,bについて
ab≤pap+qbq
説明
代数的に形が美しい点を除けば、ヘルダーの不等式を証明する以外に大きく言及されない不等式である。
証明
aとbはどちらも正であるため、a=eA,b=eBを満たす実数A,Bが存在する。
凸関数の二次導関数
fがIで二回微分可能だとしよう。fがIで凸であるための必要十分条件はf′′(x)>0である。
一方で、ex>0なので二次導関数も常に正であり、そのためRで凸である。
イェンセンの不等式
I⊂Rで凸なf:I→Rとk=1∑nλk=1,λk>0について、f(λ1x1+λ2x2+⋯+λnxn)≤λ1f(x1)+λ2f(x2)+⋯+λnf(xn)
イェンセンの不等式により、
ep1pA+q1qB≤p1epA+q1eqB
要するに、
eA+B≤p1(eA)p+q1(eB)q
a=eA,b=eBだったので、
ab≤pap+qbq
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