一道关于函数凹凸性的证明题不能用琴生不等式.

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/04/28 12:21:37

一道关于函数凹凸性的证明题不能用琴生不等式.
一道关于函数凹凸性的证明题

不能用琴生不等式.

一道关于函数凹凸性的证明题不能用琴生不等式.
为了方便换一下字母,设u,v ∈ [a,b],u < v,w = (u+v)/2,求证:2f(w) < f(u)+f(v).
证明:由f(x)在[a,b]二阶可导,考虑f(x)在w处的(带Lagrange余项的)二阶Taylor展开,
在其中分别取x = u,v得:存在s ∈ (u,w)与t ∈ (w,v),使
f(u) = f(w)+f'(w)(u-w)+f"(s)(u-w)²/2,f(v) = f(w)+f'(w)(v-w)+f"(t)(v-w)²/2.
相加得f(u)+f(v) = 2f(w)+f'(w)(u+v-2w)+f"(s)(u-w)²/2++f"(t)(v-w)²/2
= 2f(w)+f"(s)(u-w)²/2++f"(t)(v-w)²/2 (∵ w = (u+v)/2)
> 2f(w) (∵f"(s),f"(t) > 0,(u-w)²,(v-w)² > 0),
即所求证.