相加相乗平均の不等式の次にメジャーな不等式であるコーシー・シュワルツの不等式の証明と典型的な例題を紹介します. コーシー・シュワルツの不等式 コーシー・シュワルツの不等式: 実数 $a_1, a_2, \cdots, a_n, b_1, b_2, \cdots, b_n$ について次の不等式が成り立つ. $$ (a_1b_1+a_2b_2+\cdots+a_nb_n)^2 \le (a_1^2+a_2^2+\cdots+a_n^2)(b_1^2+b_2^2+\cdots+b_n^2)$$ 等号成立条件はある実数 $t$ に対して, $$a_1t-b_1=a_2t-b_2=\cdots=a_nt-b_n=0$$ となることである. $a_1, a_2, \cdots, a_n, b_1, b_2, \cdots, b_n$ は実数であれば,正でも負でも $0$ でもなんでもよいです. コーシー・シュワルツの不等式の等号成立条件について - MathWills. 等号成立条件が少々わかりにくいと思います.もっとわかりやすくいえば,$a_1, a_2, \cdots, a_n$ と $b_1, b_2, \cdots, b_n$ の比が等しいとき,すなわち, $$\frac{a_1}{b_1}=\frac{a_2}{b_2}=\cdots=\frac{a_n}{b_n}$$ が成り立つとき,等号が成立するということです.ただし,$b_1, b_2, \cdots, b_n$ のいずれかが $0$ である可能性もあるので,その場合も考慮に入れて厳密に述べるためには上のような言い回しになります. 簡単な場合の証明 手始めに,$n=2, 3$ の場合について,その証明を考えてみましょう. $n=2$ のとき 不等式は,$(a_1b_1+a_2b_2)^2 \le (a_1^2+a_2^2)(b_1^2+b_2^2)$ となります.これを示すには,単に (右辺)ー(左辺) を考えればよく, $$(a_1^2+a_2^2)(b_1^2+b_2^2)-(a_1b_1+a_2b_2)^2$$ $$=(a_1^2b_1^2+a_1^2b_2^2+a_2^2b_1^2+a_2^2b_2^2)-(a_1^2b_1^2+2a_1a_2b_1b_2+a_2^2b_2^2)$$ $$=a_1^2b_2^2-2a_1a_2b_1b_2+a_2^2b_1^2$$ $$=(a_1b_2-a_2b_1)^2 \ge 0$$ とすれば示せます.
コーシー・シュワルツ(Cauchy-Schwartz)の不等式 ・ 等号は のときのみ. ・ 等号は のときのみ. ・ 等号は のときのみ. 但し, は実数. 和の記号を使って表すと, となります. 例題. 問. を満たすように を変化させるとき, の取り得る最大値を求めよ. このタイプの問題は普通は とおいて,この式を直線の方程式と見なすことで,円 と交点を持つ状態で動かし,直線の 切片の最大値を求める,ということをします. しかし, コーシー・シュワルツの不等式を使えば簡単に解けます. コーシー・シュワルツの不等式より, \begin{align} (2^2+3^2)(x^2+y^2)\geqq (2x+3y)^2 \end{align} ところで, なので上の不等式の左辺は となり, \begin{align} 13\geqq(2x+3y)^2 \end{align} よって, \begin{align} 2x+3y \leqq \sqrt{13} \end{align} となり最大値は となります. コーシー＝シュワルツの不等式 - Wikipedia. コーシー・シュワルツの不等式の証明. この不等式にはきれいな証明方法があるので紹介します. (この方法以外にも, 帰納法 でも証明できます.それは別の記事で紹介します.) 任意の実数 に対して, \begin{align} f(t)=\sum_{k=1}^{n}(a_kt+b_k)^2\geqq 0 \end{align} が成り立つ(実数の2乗は非負). 左辺を展開すると, \begin{align} \left(\sum_{k=1}^{n}a_k^2\right)t^2+2\left(\sum_{k=1}^{n}a_kb_k\right)t+\left(\sum_{k=1}^{n}b_k^2\right)\geqq 0 \end{align} これが任意の について成り立つので, の判別式を とすると が成り立ち, \begin{align} \left(\sum_{k=1}^{n}a_kb_k\right)^2-\left(\sum_{k=1}^{n}a_k^2\right)\left(\sum_{k=1}^{n}b_k^2\right)\leqq 0 \end{align} よって, \begin{align} \left(\sum_{k=1}^{n} a_k^2\right)\left(\sum_{k=1}^{n} b_k^2\right)\geqq\left(\sum_{k=1}^{n} a_kb_k\right)^2 \end{align} その他の形のコーシー・シュワルツの不等式 コーシー・シュワルツの不等式というと上で紹介したものが有名ですが,実はほかに以下のようなものがあります.
このことから, コーシー・シュワルツの不等式が成り立ちます. 2. 帰納法を使う場合 コーシー・シュワルツの不等式は数学的帰納法で示すこともできます. \(n=2\)の場合については上と同じ考え方をして, (a_1^2+a_2^2)(b_1^2+b_2^2)-(a_1b_1+a_2b_2)^2 &= (a_1^2b_1^2+a_1^2b_2^2+a_2^2b_1^2+a_2^2b_2^2)\\ & \quad-(a_1^2b_1^2+2a_1a_2b_1b_2+a_2^2b_2^2)\\ &= a_1^2b_2^2-2a_1a_2b_1b_2+a_2^2b_1^2\\ &= (a_1b_2-a_2b_1)^2\\ &\geqq 0 から成り立ちます. コーシー・シュワルツの不等式とその利用 | 数学のカ. 次に, \(n=i(\geqq 2)\)のときに成り立つと仮定すると, \left(\sum_{k=1}^i a_k^2\right)\left(\sum_{k=1}^i b_k^2\right)\geqq\left(\sum_{k=1}^i a_kb_k\right)^2 が成り立ち, 両辺を\(\displaystyle\frac{1}{2}\)乗すると, 次の不等式になります. \left(\sum_{k=1}^i a_k^2\right)^{\frac{1}{2}}\left(\sum_{k=1}^i b_k^2\right)^{\frac{1}{2}}\geqq\sum_{k=1}^i a_kb_k さて, \(n=i+1\)のとき \left(\sum_{k=1}^{i+1}a_k^2\right)\left(\sum_{k=1}^{i+1}b_k^2\right)&= \left\{\left(\sum_{k=1}^i a_k^2\right)+a_{i+1}^2\right\}\left\{\left(\sum_{k=1}^i b_k^2\right)+b_{i+1}^2\right\}\\ &\geqq \left\{\left(\sum_{k=1}^ia_k^2\right)^{\frac{1}{2}}\left(\sum_{k=1}^ib_k^2\right)^{\frac{1}{2}}+a_{i+1}b_{i+1}\right\}^2\\ &\geqq \left\{\left(\sum_{k=1}^i a_kb_k\right)+a_{i+1}b_{i+1}\right\}^2\\ &=\left(\sum_{k=1}^{i+1}a_kb_k\right)^2 となり, 不等式が成り立ちます.
コーシーシュワルツの不等式使い方【頭の中】 まず、問題で与えられた不等式の左辺と右辺を反対にしてみます。 \[ k\sqrt{2x+y}≧\sqrt{x}+\sqrt{y}\] この不等式の両辺は正なので2乗すると \[ k^2(2x+y)≧(\sqrt{x}+\sqrt{y})^2\] この式をコーシ―シュワルツの不等式と見比べます。 ここでちょっと試行錯誤をしてみましょう。 例えば、右辺のカッコ内の式を\( 1\cdot \sqrt{x}+1\cdot \sqrt{y}\)とみて、コーシ―シュワルツの不等式を適用すると (1^2+1^2) \{ (\sqrt{x})^2+(\sqrt{y})^2 \} \\ ≧( 1\cdot \sqrt{x}+1\cdot \sqrt{y})^2 \[ 2\underline{(x+y)}≧(\sqrt{x}+\sqrt{y})^2 \] 上手くいきません。実際にはアンダーラインの部分を\( 2x+y \) にしたいので、少し強引ですが次のように調整します。 \left\{ \left(\frac{1}{\sqrt{2}}\right)^{\! \! 2}+1^2 \right\} \left\{ (\sqrt{2x})^2+(\sqrt{y})^2\right\} \\ ≧\left( \frac{1}{\sqrt{2}}\cdot \! \sqrt{2x}+1\cdot \! \sqrt{y}\right)^2 これより \frac{3}{2} (2x+y)≧(\sqrt{x}+\sqrt{y})^2 両辺を2分の1乗して \sqrt{\frac{3}{2}} \sqrt{2x+y}≧\sqrt{x}+\sqrt{y} \frac{\sqrt{x}+\sqrt{y}}{\sqrt{2x+y}}≦ \frac{\sqrt{6}}{2} ここで、問題文で与えられた式を変形してみると \frac{\sqrt{x}+\sqrt{y}}{\sqrt{2x+y}}≦ k ですので、最小値の候補は\( \displaystyle{\frac{\sqrt{6}}{2}} \) となります。 次に等号について調べます。 \frac{\sqrt{2x}}{\frac{1}{\sqrt{2}}}=\frac{\sqrt{y}}{1} より\( y=4x \) つまり\( x:y=1:4\)のとき等号が成り立ちます。 これより\( k\) の最小値は\( \displaystyle{\frac{\sqrt{6}}{2}} \)で確定です。 コーシーシュワルツの不等式の使い方 まとめ 今回は\( n=2 \) の場合について、コーシ―シュワルツの不等式の使い方をご紹介しました。 コーシ―シュワルツの不等式が使えるのは主に次の場合です。 こんな場合に使える!
$\eqref{kosishuwarutunohutousikisaisyouti2}$の等号が成り立つのは x:y:z=1:2:3 のときである. $x = k,y = 2k,z = 3k$ とおき, $ x^2 + y^2 + z^2 = 1$ に代入すると $\blacktriangleleft$ 比例式 の知識を使った. &k^2+(2k)^2+(3k)^2=1\\ \Leftrightarrow~&k=\pm\dfrac{\sqrt{14}}{14} このとき,等号が成り立つ. 以上より,最大値 $f\left(\dfrac{\sqrt{14}}{14}, ~\dfrac{2\sqrt{14}}{14}, ~\dfrac{3\sqrt{14}}{14}\right)$ $=\boldsymbol{\sqrt{14}}$ , 最小値 $f\left(-\dfrac{\sqrt{14}}{14}, ~-\dfrac{2\sqrt{14}}{14}, ~-\dfrac{3\sqrt{14}}{14}\right)$ $=\boldsymbol{-\sqrt{14}}$ となる. 吹き出しコーシー・シュワルツの不等式とは何か コーシー・シュワルツの不等式 は\FTEXT 数学Bで学習する ベクトルの内積 の知識を用いて \left(\vec{m}\cdot\vec{n}\right)^2\leqq|\vec{m}|^2|\vec{n}|^2 と表すことができる. もし,ベクトルを学習済みであったら,$\vec{m}=\begin{pmatrix}a\\b\end{pmatrix},\vec{n}=\begin{pmatrix}x\\y\end{pmatrix}$を上の式に代入して確認してみよう.
2019/4/30 2, 462 ビュー 見て頂いてありがとうございます. 見てもらうために作成しておりますので,どんどん見てください. ★の数は優先度です.★→★★→★★★ の順に取り組みましょう. 2323 ポイント集をまとめて見たい場合 点線より下側の問題の解説を見たい場合 は 有料版(電子書籍) になります. 2000番台が全て入って (¥0もしくは¥698) と,極力負担を少なくしています. こちら からどうぞ.
/\overrightarrow{n} \) となります。 したがって\( a:b=x:y\) です。 コーシ―シュワルツの不等式は内積の不等式と実質同じです。 2次方程式の判別式による証明 ややテクニカルですが、すばらしい証明方法です。 私は感動しました! \( t\)を実数とすると,次の式が成り立ちます。この式は強引に作ります! (at-x)^2+(bt-y)^2≧0 \cdots ② この式の左辺を展開して,\( t \) について整理すると &(a^2+b^2)t^2-2(ax+by)t\\ & +(x^2+y^2) ≧0 左辺を\( t \) についての2次式と見ると,判別式\( D \) は\( D ≦ 0 \) でなければなりません。 したがって &\frac{D}{4}=\\ &(ax+by)^2-(a^2+b^2)(x^2+y^2)≦0 これより が成り立ちます。すごいですよね! 等号成立は②の左辺が0になるときなので (at-x)^2=(bt-y)^2=0 x=at, \; y=bt つまり,\( a:b=x:y\)で等号が成立します。 この方法は非常にすぐれていて,一般的なコーシー・シュワルツの不等式 {\displaystyle\left(\sum_{i=1}^n a_i^2\right)}{\displaystyle\left(\sum_{i=1}^n b_i^2\right)}\geq{\displaystyle\left(\sum_{i=1}^n a_ib_i\right)^2} \] の証明にも威力を発揮します。ぜひ一度試してみてほしいと思います。 「数学ってすばらしい」と思える瞬間です!
※当日その場でご注文の場合は、店舗までご相談ください。 コース内容 (全4品) <食事内容> ・塩茹で枝豆 ・チーズたっぷりシーザーサラダ ・揚げ物2種盛り ・ボンゴレうどん ・二次会コースは21時以降のご利用となります。また、おつまみコース・二次会コースのみ当日のご注文を承ります。 ・お一人様+500円(税込)で「プレミアム飲み放題」に変更できます。 3名様~ 21:00~翌00:00 2020年02月17日~ 当日予約OK(23時までにご予約ください) ・各コースの料金は1名様分の料金となっております。。 ◇◆◇ お得なフェア ◇◆◇ 熟成赤身のステーキ半額フェア♪ハイボール・レモンサワーが何杯飲んでも1杯108円(税込) 家族向け 子供連れ 【期間限定】熟成された『トモサンカク』を使用した熟成赤身のステーキが100g通常825円(税込)のところ、413円(税込)でお召し上がりいただけます★ステーキご注文のお客様はさらにお酒も大特価! !ハイボール・レモンサワーが何杯頼んでも1杯108円(税込)でお楽しみいただけます!※お肉の在庫がなくなり次第終了いたします。 席のみのご予約です。 お食事等を、当日ご注文いただきご精算ください。 16:00~翌01:00 お肉の在庫がなくなり次第終了。詳細はクーポンをご確認ください -- 2021年04月15日~ 当日予約OK(16時までにご予約ください) ◇◆◇ 単品飲み放題 ◇◆◇ 《生ビール付き全60種以上飲み放題》 1時間550円 or 2時間1078円 550円 / 1名様 女子会 ※同一グループ内同一コースでのご注文をお願いいたします。 17:00~翌02:00 入店時に提示 LET'S PARTY!!土間土間のおすすめパーティーメニュー!! TORIKARA(からあげ)舟盛り どど~ん!っとジューシーなからあげが、なんと約1Kg!! "土間土間 横須賀中央店"のコース・メニュー - goo地図. 約1Kg(30個) 2, 728円 揚げパラミックス 舟盛り みんなの大好き集めました!揚げ揚げオードブル♪ からあげ・ポテト・えびせん 2, 178円 ◇◆◇ 席のみ予約 ◇◆◇ 【席のみ予約】お席のご予約も承ります♪ご注文は当日お申し付け下さい◎ 誕生日・記念日 お食事は好きなものを選びたい!そんなお客様はお席のみのご予約で◎ 当日に皆様でご相談してご注文いただけます♪ ※※金/土/祝前日/店舗状況により2時間制になります。 17:00~翌00:00 2018年03月26日~ ※食材の仕入れ状況等により、食材の一部変更がございます。 ※写真はイメージです。仕入れ状況などにより実際とは異なる場合がございますのでご了承ください。 ※各コースのご利用時間は2時間となります。(一部コースを除く) ※季節により内容変更させていただく場合がございます。 ※各コース料理の写真はいずれも4名様用です。 ※各コースの料金はお一人様の料金となっております。 ※営業時間外もお気軽にお問い合わせ下さい。 ※キャンセル・変更は前々日までとさせていただきます。 ※当日キャンセル及び人数変更はお料理代金の全額を申し受ける事がございます。ご了承ください。
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