草庐IT

韦神练习题

tanjunming2020 2023-04-20 原文

前言

北京大学的数学大神韦神韦东奕在前段时间(2023年三月末)出了一道数学题,这篇博客就来讲讲这道题。

题目

a 1 , a 2 , … , a n a_1,a_2,\dots,a_n a1,a2,,an n n n个实数,且都在区间 ( − 1 , 1 ) (-1,1) (1,1)内。
(1)证明: ∏ 1 ≤ i , j ≤ n 1 + a i a j 1 − a i a j ≥ 1 \prod\limits_{1\leq i,j\leq n}\dfrac{1+a_ia_j}{1-a_ia_j}\geq 1 1i,jn1aiaj1+aiaj1
(2)求(1)的不等式中等号成立的充要条件

做法

解:
\qquad (1)因为 ∀ i ∈ [ 1 , n ] , a i ∈ ( − 1 , 1 ) \forall i\in[1,n],a_i\in(-1,1) i[1,n],ai(1,1)

\qquad 所以 1 + a i a j > 0 , 1 − a i a j > 0 1+a_ia_j>0,1-a_ia_j>0 1+aiaj>0,1aiaj>0

∏ 1 ≤ i , j ≤ n 1 + a i a j 1 − a i a j ≥ 1 ⇔ ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n ln ⁡ ( 1 + a i a j ) − ln ⁡ ( 1 − a i a j ) ≥ 0 \qquad \prod\limits_{1\leq i,j\leq n}\dfrac{1+a_ia_j}{1-a_ia_j}\geq 1\Leftrightarrow \sum\limits_{i=1}^n\sum\limits_{j=1}^n\ln(1+a_ia_j)-\ln(1-a_ia_j)\geq 0 1i,jn1aiaj1+aiaj1i=1nj=1nln(1+aiaj)ln(1aiaj)0

ln ⁡ ( 1 + x ) \qquad \ln(1+x) ln(1+x)的泰勒展开式为

ln ⁡ ( 1 + x ) = x − x 2 2 + x 3 3 − ⋯ = ∑ k = 1 + ∞ ( − 1 ) k − 1 x k k \ln(1+x)=x-\dfrac{x^2}{2}+\dfrac{x^3}{3}-\cdots=\sum_{k=1}^{+\infty}\dfrac{(-1)^{k-1}x^k}{k} ln(1+x)=x2x2+3x3=k=1+k(1)k1xk

\qquad 所以 ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n ln ⁡ ( 1 + a i a j ) − ln ⁡ ( 1 − a i a j ) ≥ 0 \sum\limits_{i=1}^n\sum\limits_{j=1}^n\ln(1+a_ia_j)-\ln(1-a_ia_j)\geq 0 i=1nj=1nln(1+aiaj)ln(1aiaj)0

= ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n ( ∑ k = 1 + ∞ ( − 1 ) k − 1 ( a i a j ) k k ) + ( ∑ k = 1 + ∞ ( a i a j ) k k ) \qquad\qquad =\sum\limits_{i=1}^n\sum\limits_{j=1}^n(\sum\limits_{k=1}^{+\infty}\dfrac{(-1)^{k-1}(a_ia_j)^k}{k})+(\sum\limits_{k=1}^{+\infty}\dfrac{(a_ia_j)^k}{k}) =i=1nj=1n(k=1+k(1)k1(aiaj)k)+(k=1+k(aiaj)k)

= ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n ∑ k = 1 + ∞ 2 a i 2 k − 1 a j 2 k − 1 2 k − 1 \qquad\qquad =\sum\limits_{i=1}^n\sum\limits_{j=1}^n\sum\limits_{k=1}^{+\infty}\dfrac{2a_i^{2k-1}a_j^{2k-1}}{2k-1} =i=1nj=1nk=1+2k12ai2k1aj2k1

= 2 ∑ k = 1 + ∞ 1 2 k − 1 ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n a i 2 k − 1 a j 2 k − 1 \qquad\qquad =2\sum\limits_{k=1}^{+\infty}\dfrac{1}{2k-1}\sum\limits_{i=1}^n\sum\limits_{j=1}^na_i^{2k-1}a_j^{2k-1} =2k=1+2k11i=1nj=1nai2k1aj2k1

= 2 ∑ k = 1 + ∞ 1 2 k − 1 ∑ i = 1 n a i 2 k − 1 ∑ j = 1 n a j 2 k − 1 \qquad\qquad =2\sum\limits_{k=1}^{+\infty}\dfrac{1}{2k-1}\sum\limits_{i=1}^na_i^{2k-1}\sum\limits_{j=1}^na_j^{2k-1} =2k=1+2k11i=1nai2k1j=1naj2k1

= 2 ∑ k = 1 + ∞ 1 2 k − 1 ( ∑ i = 1 n a i 2 k − 1 ) 2 ≥ 0 \qquad\qquad =2\sum\limits_{k=1}^{+\infty}\dfrac{1}{2k-1}(\sum\limits_{i=1}^na_i^{2k-1})^2\geq 0 =2k=1+2k11(i=1nai2k1)20

\qquad 所以 ∑ i = 1 n ∑ j = 1 n ln ⁡ ( 1 + a i a j ) − ln ⁡ ( 1 − a i a j ) ≥ 0 \sum\limits_{i=1}^n\sum\limits_{j=1}^n\ln(1+a_ia_j)-\ln(1-a_ia_j)\geq 0 i=1nj=1nln(1+aiaj)ln(1aiaj)0

\qquad 得证 ∏ 1 ≤ i , j ≤ n 1 + a i a j 1 − a i a j ≥ 1 \prod\limits_{1\leq i,j\leq n}\dfrac{1+a_ia_j}{1-a_ia_j}\geq 1 1i,jn1aiaj1+aiaj1

\qquad (2)由(1)得当且仅当 ∀ k ∈ N + , ∑ i = 1 n a 2 k − 1 = 0 \forall k\in N^+,\sum\limits_{i=1}^na^{2k-1}=0 kN+,i=1na2k1=0时等式取等

\qquad b b b a 1 , a 2 , … , a n a_1,a_2,\dots,a_n a1,a2,,an中绝对值最大的数的绝对值, b b b a 1 , a 2 , … , a n a_1,a_2,\dots,a_n a1,a2,,an中出现的个数为 p p p − b -b b出现的次数为 q q q

\qquad k → + ∞ k\rightarrow +\infty k+时,若 p ≠ q p\neq q p=q,则 ∑ i = 1 n a 2 k − 1 ≠ 0 \sum\limits_{i=1}^na^{2k-1}\neq 0 i=1na2k1=0

\qquad 所以 p = q p=q p=q

\qquad a 1 , a 2 , … , a n a_1,a_2,\dots,a_n a1,a2,,an中绝对值为 b b b的数去掉,再进行上述步骤,可得正负个数相等

\qquad 以此类推,当且仅当 ∀ b ∈ ( − 1 , 1 ) \forall b\in(-1,1) b(1,1) b b b a 1 , a 2 … , a n a_1,a_2\dots,a_n a1,a2,an中出现次数相等时等号成立

有关韦神练习题的更多相关文章

  1. 牛客网专项练习30天Pytnon篇第02天 - 2

    1.在Python3中,下列关于数学运算结果正确的是:(B)a=10b=3print(a//b)print(a%b)print(a/b)A.3,3,3.3333...B.3,1,3.3333...C.3.3333...,3.3333...,3D.3.3333...,1,3.3333...解析:    在Python中,//表示地板除(向下取整),%表示取余,/表示除(Python2向下取整返回3)2.如下程序Python2会打印多少个数:(D)k=1000whilek>1:    print(k)k=k/2A.1000 B.10C.11D.9解析:    按照题意每次循环K/2,直到K值小于等

  2. <Java>逻辑控制,方法详解,重载,牛客习题,IDEA调试方法... - 2

    目录一.逻辑控制+方法1.java输入2.循环输入3.switch4.循环结构 5.三种输出6.java生成随机数7.java方法二.习题+方法21.返回二进制中1的个数2.获取一个二进制序列中的偶数位和奇数位,分别输出二进制序列3.JAVA比较字符串是否相同4.牛客网ACM书写格式5.方法的重载一.逻辑控制+方法1.java输入注意大小写!下面代码会出现什么问题??2.循环输入Ctrl+D结束循环输入3.switch面试问题:不能做switch()参数的类型有哪些?longfloatdoubleboolean(其他的都可以)4.循环结构 continue该程序运行的结果是什么??5.三种输出

  3. ruby-on-rails - Rails for Zombies Lab 4 > 练习 3 - 2

    我在第三个练习中停留在第四个RailsforZombies实验室。这是我的任务:创建将创建新僵尸的操作,然后重定向到创建的僵尸的显示页面。我有以下参数数组:params={:zombie=>{:name=>"Greg",:graveyard=>"TBA"}}我写了下面的代码作为解决方案:defcreate@zombie=Zombie.create@zombie.name=params[:zombie[:name]]@zombie.graveyard=params[:zombie[:graveyard]]@zombie.saveredirect_to(create_zombie_path

  4. 《统计学》第八版贾俊平第六章统计量及抽样分布知识点总结及课后习题答案 - 2

    一、知识框架二、练习题调节一个装瓶机使其对每个瓶子的灌装量均值为μ盎司,通过观察这台装瓶机对每个瓶子的灌装量服从标准差σ=1.0盎司的正态分布。随机抽取这台机器灌装的9个瓶子组成一个样本,并测定每个瓶子的灌装量。试确定样本均值偏离总体均值不超过0.3盎司的概率。解:设每个瓶子的灌装量为X,X为样本均值,样本容量为n。由于总体X服从正态分布,样本均值X也服从正态分布,且均值相同,标准差为所以三、简述题1什么是统计量?为什么要引进统计量?统计量中为什么不含任何未知参数?答:(1)统计量的定义:设X1,X2,…,Xn是从总体X中抽取的容量为n的一个样本,如果由此样本构造一个函数T(X1,X2,…,X

  5. javascript - Eloquent JavaScript 2nd Edition 递归练习解答 - 2

    我试图解决在线书籍eloquentjavascript2ndedition的递归练习:问题是这样的:We’veseenthat%(theremainderoperator)canbeusedtotestwhetheranumberisevenoroddbyusing%2tocheckifit’sdivisiblebytwo.Here’sanotherwaytodefinewhethera(positive,whole)numberisevenorodd:Zeroiseven.Oneisodd.ForanyothernumberN,itsevennessisthesameasN-2.De

  6. javascript - 对javascript练习的困惑 - 2

    我刚拿到DouglasCrockford的Javascript:TheGoodParts,我在理解他关于原型(prototype)的示例之一时遇到了一些困难。书中代码如下:if(typeofObject.create!=="function"){Object.create=function(o){varF=function(){}F.prototype=o;returnnewF;};}我假设此代码用于定位函数的原型(prototype)。但为什么要使用如此复杂的方法呢?为什么不直接使用variable.prototype?Crockford是Javascript方面的领先专家,因此我确

  7. javascript - 练习 Javascript 的最佳环境 - 2

    按照目前的情况,这个问题不适合我们的问答形式。我们希望答案得到事实、引用或专业知识的支持,但这个问题可能会引发辩论、争论、投票或扩展讨论。如果您觉得这个问题可以改进并可能重新打开,visitthehelpcenter指导。关闭11年前。我目前有Notepad++和AptanaStudio。是否有任何其他开发环境可以简化javascript代码的编写?谢谢。

  8. Javascript 练习 - 反转二维数组 - 2

    反转二维数组的值,可以扩展n次。[1,[2,[3,...[n,null]]]]给定:所有数组的长度始终为2列表中的最后一个数组将包含一个null索引1示例:[1,[2,[3,null]]]将输出[3,[2,[1,null]]][1,[2,[3,[4,null]]]]会输出[4,[3,[2,[1,null]]]]我不确定我描述的是否正确,但我今天遇到了这个练习并想出了一个相当明显的解决方案。varars=[1,[2,[3,null]]],rev=null;functionr(x){rev=(rev==null)?[x[0]]:[x[0],rev];if(x[1]!==null)r(x[1

  9. 华为eNSP网络配置综合练习一(vlan +MSTP+VLANif+VRRP+ 静态路由+单臂路由+STP+BFD) - 2

    综合练习一题目要求:实验范图实现PC机之间互通配置思路:配置过程:配置终端设备及3700交换机实现此案例需要按照如下步骤进行。1)配置PC的IP地址和网关2)配置SW1/5/6的vlan为10/20/30,交换机之间的链路为Trunk,与PC间为Access3)配置SW2/3/7的vlan为40/50,交换机之间的链路为Trunk,与PC间为Access4)配置SW4/8/9的vlan为60/70/80,交换机之间的链路为Trunk,与PC间为Access5)配置R1/R2/R3的接口IP地址6)配置每个VLAN的网关接口IP地址SW1为vlan10/20/30的网关设备:interfacev

  10. 智能合约学习笔记一 、——{Solidity语言详解——(1—2)小练习} - 2

    1.要求:1.根据提示,在指定位置写出编译版本,要求使用^符号,版本要求在0.6.0及以上。2.根据提示,在指定位置写出所定义的合约名称。3.为了查看程序的效果,我们使用在线Solidity开发工具RemixIDE编译和运行Solidity程序。中文在线版:在浏览器打开下方链接: Remix-中文版-智谷星图。第1步–在文件浏览器选项卡下,新建一个Firstapp.sol文件,把我们补充完整的代码直接复制过来。第2步–在SOLIDITY编译器选项卡下,选择0.6.5的那个编译器版本并单击 编译Firstapp.sol 按钮,开始编译。编译成功后会根据本地客户端和版本内容弹出提示,可以不用处理。

随机推荐