加权平均值不等式的证明

设w1 + w2 + ... + wn = 1 (wi ≥0,) , xi>0;

则有x1*w1 + x2*w2 + ... +xn*wn ≥ x1^w1 * x2^w2 * ...* xn^wn

证明过程

设f(x) = ln x

∵f'(x) = 1/x; 

∴恒有f'(x) > 0;

∴f(x)单调递增

令 G(x) = f'(x) 则G'(x) = - 1/x²;

∴f'(x)单调递减

∴f(x) 是凸函数

由加权形式的Jensen不等式可得

∴ln(x1*w1 + x2*w2 + ... + xn*wn) ≥ w1*ln(x1) + w2*ln(x2) + ... +wn*ln(xn)

=ln(x1^w1 * x2^w2 * ...* xn^wn)

由于f(x)是增函数

∴x1*w1 + x2*w2 + ... +xn*wn ≥ x1^w1 * x2^w2 * ...* xn^wn等号成立条件n=1或x1 = x2 = ... = xn

当 w1 = w2 = ... = wn时是均值不等式

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