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一般の相加相乗平均の関係の証明
[1]、[2]より、①は成り立つ。
の下の行から全く理解できません。
k−j個とありますが、だから何なのかわかりません。
数学の得意な方々、教えていただけると嬉しいです。
回答
鴇田 和也 さん、こんにちは。初めての方ですね。よろしく。
ははは!その証明らしきものの最後の2行はなんでしょうね?証明を書くのが面倒くさくなったのかも。これだけの文からは無理ですよね。ものすごく省略されてます。
じゃ、全部書きます。
証明らしきものの下から3行目の右辺をαと書きます。これは$a_1$から$a_j$までのj個の相加平均です。
$n=k=2^m$ のとき①が成り立っています。
その時、初めのj個を残して他のk-j個をすべてαとしていますね。こうすると、
$\dfrac{a_1+\cdots +a_j+\alpha+\alpha+\cdot +\alpha}{k}$
($a_1+\cdots +a_j=j\alpha$ ですから)
$=\dfrac{j\alpha+(k-j)\alpha}{k}=\alpha$
となり、左辺はj個の相加平均になりますよ。
よって、k個での相加相乗平均の式は
$\alpha\geqq \sqrt [k]{a_1a_2\cdots a_j \alpha \alpha\cdots \alpha}$
$\alpha\geqq \sqrt [k]{a_1a_2\cdots a_j \alpha^{k-j}}$
両辺をk乗します。
$\alpha^k\geqq a_1a_2\cdots a_j \alpha^{k-j}$
両辺を $\alpha^{k-j}$ で割ります。
$\alpha^{k-(k-j)} \geqq a_1a_2\cdots a_j $
$\alpha^j \geqq a_1a_2\cdots a_j $
よって
$\dfrac{a_1+\cdots +a_j}{j}\geqq \sqrt[j]{ a_1a_2\cdots a_j}$
というわけで、kより小さい数jでも相加相乗平均の関係が成り立つことが証明されましたとさ。終わり!
これで大丈夫ですか?会話型を目指しています。これを読んだら、わかったとか、まだこのへんがわからないから説明してほしいとか、コメント欄に何か返事を書いてください。返事がないと、せっかく書いたものを読んでくれたのかどうか、書いたものが役に立ったのかどうか、こちらではわからないのです。コメントよろしく。
迅速で丁寧な回答ありがとうございます! 証明自体は理解できたと思います。 ですが一つ引っかかるところがあります。 そもそもの話なんですが、この変形はしてもいいのですか? 「j+1からkまでのk-j個すべてが1からjまでの相加平均と同じになる」というすごい限定された状況が前提となってるので、全然納得できないです。変形というか、条件ではないのですか? もう一度回答のほどよろしくお願いします!
あ、いやいや、そうではないのです。j個のものについて相加相乗平均の関係を調べたいときに、j個の平均であるαをk-j個 付け加えて、k個の数について分かっている相加相乗平均の不等式に代入してみれば、それがj個についての相加相乗平均の関係になっているでしょ!というのが、本当の筋道です。そのような筋道の書き方もできますが、解答では証明の流れの関係で、k個の式から始めたのでしょう。これで大丈夫でしょうか?
理解できました! k個まで勝手に付け加えて、k個の式に当てはめたら、jの式が出てきてやったーということですね。 とてもよくわかりました。 最後まで親切に説明していただきありがとうございます!
そうです!そうです!そういうことです。お役に立ったのなら良かったです。またどうぞ。