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chjy02

木虫 (小有名气)

[求助] 求助一个向量范数的不等式问题!

图片中的这个向量范数不等式怎么证明?
什么书上有这个题目?谢谢帮助!请写出证明思路,好吗?


[ Last edited by chjy02 on 2012-7-11 at 16:49 ]
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tigertooth4

新虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
小雨萌萌: 金币+5, 数学EPI+1, 谢谢~ 2012-07-12 14:11:41
小雨萌萌: 好多害羞的图像~ 2012-07-12 14:12:43
要利用凸函数的性质:不妨假设  xᵢ 都非负(范数的话应该是 (Σ |xᵢ|^p₂^{1/p₂},
可能作者漏掉了)。 设 yᵢ = xᵢ^p₂ , 则要证的第二个不等式可以写成 :

            (∑ yᵢ^a)^(1/a)  ≤ n^(1/a - 1) (∑ yᵢ ) ,            a = p₁ / p₂

设 f(x) = x^a,  a = p₁ / p₂ ∈ (0,1]。 显然 f(x) 是上凸函数,所以有

       1/n  [  f(y₁ + f(y₂ + ... + f(yn) ]   ≤   f  [ (y₁ + y₂ + ... + yn)/n ]   

           (∑ yᵢ^a )  ≤   n^(1-a)  (∑ yᵢ )^a  

左右两边同时开 a 次方就证明了第二个不等式。

对于第一个不等式,假设  λ 为 x 的 p₂ 范数,则要证明:

          λ  ≤   [∑ xᵢ ^(p₁]^(1/p₁

即   1 ≤   [∑   (xᵢ / λ)^(p₁]^(1/p₁

注意到 ∑   (xᵢ / λ)^(p₂ = 1 ,所以  [∑   (xᵢ / λ)^(p₁] ≥ 1 ,开 p₁ 次方以后仍然 ≥ 1.
从而就证明了第一个不等号。
2楼2012-07-11 21:55:03
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普通回帖

tigertooth4

新虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

引用回帖:
2楼: Originally posted by tigertooth4 at 2012-07-11 21:55:03
要利用凸函数的性质:不妨假设  xᵢ 都非负(范数的话应该是 (Σ |xᵢ|^p₂^{1/p₂},
可能作者漏掉了)。 设 yᵢ = xᵢ^p₂ , 则要证的第二个不等式可以写成 :

         ...

要利用凸函数的性质:不妨假设  xᵢ 都非负(范数的话应该是
可能作者漏掉了)。 设 yᵢ = xᵢ^p₂ , 则要证的第二个不等式可以写成 :

            (∑ yᵢ^a)^(1/a)  ≤ n^(1/a - 1) (∑ yᵢ ) ,            a = p₁ / p₂

设 f(x) = x^a,  a = p₁ / p₂ ∈ (0,1]。 显然 f(x) 是上凸函数,所以有

         

           (∑ yᵢ^a )  ≤   n^(1-a)  (∑ yᵢ )^a  

左右两边同时开 a 次方就证明了第二个不等式。

对于第一个不等式,假设  λ 为 x 的 p₂ 范数,则要证明:

         

即    

注意到 ,所以   ,开 p₁ 次方以后仍然 ≥ 1.
从而就证明了第一个不等号。
3楼2012-07-11 22:04:37
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Gongfeizhi

新虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

★ ★
感谢参与,应助指数 +1
小雨萌萌: 金币+2, 谢谢关注~ 2012-07-12 14:11:59
右边的不等式由holder 不等式得到。对于左边的不等式可以简化成对两个变量情形进行讨论。然后进一步假设左边不等式的一边是常数1, 然后经过适当的变量代换而转化为对f(h)=(1/2+h)^(q/p)+(1/2-h)^(q/p)>=f((1/2)=1, 0<=h<=1/2 的讨论。 另外,我记得在Polya的数学分析中的问题与定理上有类似的题。可参阅。
4楼2012-07-11 23:34:28
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