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  • 1 # 使用者575828180127

    利用初中知識就能證明。原不等式相當於證明

    初中應該學過

    立即有

    然後利用上述等式,得到

    補充:題主提到,這裡的n不是整數。需要提及的是,數學圈子裡有個約定俗成的習慣——整數通常用字母m/n/p/q之類表示,其他則一般表示實數(當然,w/z也常用於表示複數),樓主如果不作說明,那麼別人自然使用預設情形。所以,儘量不要單獨自己搞一套,不便於交流;若一定要違反大家的習慣,那就最好說明清楚,免得產生歧義。如果指數為實數,可以用 或者 之類代替 .

    ——————————————————————————————————————

    對於實數 的情況,這就基本上超出了高中的知識範圍。因為對於 為整數、有理數的情況 的定義很容易理解。但 是無理數時,其定義就很不直觀了(因為無理數後面有無窮多位不迴圈的小數)——無理數冪函式定義本身就涉及到無窮——既然涉及到無窮,就進入了高等數學範疇,自然就要用到極限之類的知識(導數、無窮級數)。

    上面證明了n為正整數情形,接下來只需要證明 為正有理數情形和正無理數情形即可。

    對於n為有理數,即當 ( 且為整數)時,原不等式等價為

    令 ,故需證 ,注意到 且為整數,故將 視為 個 和 個 的乘積,然後利用均值不等式,有

    得證。

    同樣,當n為無理數時,可以將其視為十進位制下的無窮級數,於是 ,這裡的 為不超過 的最大正整數, 為正有理數。於是只需要證明無窮乘積 收斂即可,取對數後變為 ,顯然無窮級數 收斂於 ,故無窮乘積收斂於 .

    接下來利用前面的正整數和有理數情形的結論,可得

    故無窮個不等式相乘得(因為已經證明了收斂,故可以相乘;上面不等式右端都大於1,故相乘後不等號方向不變) 得證。

    綜上可知,n為大於1的實數, 時,原不等式成立。

    上面這種繞彎子的方法仍然避開不了高等數學裡面關於無窮的內容,所以還不如直接使用高等數學知識來證明。

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