柯西-施瓦茨不等式其实是有四种不同的形式的,如果只知道其中一种,看论文的时候肯定会陷入迷惑,下面我们来看看柯西-施瓦茨不等式的四种形式:

一,在实数域中

 ai,bi∈R (i=1,2,..,n)\ a_i,b_i\in R\ (i=1,2,..,n) ai,biR (i=1,2,..,n),则
(∑i=1naibi)2≤∑i=1nai2∑i=1nbi2 (\sum_{i=1}^na_ib_i)^2\le\sum_{i=1}^na_i^2\sum_{i=1}^nb_i^2 (i=1naibi)2i=1nai2i=1nbi2

当且仅当 b1a1=b2a2=...=bnan\frac{b_1}{a_1}=\frac{b_2}{a_2}=...=\frac{b_n}{a_n}a1b1=a2b2=...=anbn 不等式符号成立

二,在n维欧氏空间

对于欧式空间中任意向量 α,β\alpha, \betaα,β
(α,β)2≤(α,α)(β,β)(\alpha,\beta)^2\le (\alpha,\alpha)(\beta,\beta)(α,β)2(α,α)(β,β)

其中定义 (α,β)(\alpha,\beta)(α,β) 是向量 α,β\alpha, \betaα,β 的内积

当且仅当 α,β\alpha,\betaα,β 线性相关时,等号才成立

三,在数学分析中

积分:

f(x),g(x)f(x),g(x)f(x),g(x)[a,b][a,b][a,b] 上可积,则
[∫abf(x)g(x)dx]2≤∫abf2(x)dx∫abg2(x)dx[\int_a^bf(x)g(x)dx]^2\le\int_a^bf^2(x)dx\int_a^bg^2(x)dx[abf(x)g(x)dx]2abf2(x)dxabg2(x)dx

级数:

若级数 ∑an2\sum a_n^2an2∑bn2\sum b_n^2bn2 收敛,则级数 ∑anbn\sum a_nb_nanbn 收敛,且
(∑anbn)2≤∑an2∑bn2(\sum a_nb_n)^2\le\sum a_n^2\sum b_n^2(anbn)2an2bn2

四,概率空间中

ξ,η\xi,\etaξ,η 为任意随机变量,若 E(ξ2),E(η2)E(\xi^2),E(\eta^2)E(ξ2),E(η2) 存在,则 E(ξη)E(\xi\eta)E(ξη) 也存在

[E(ξη)]2≤E(ξ2)E(η2)[E(\xi\eta)]^2\le E(\xi^2)E(\eta^2)[E(ξη)]2E(ξ2)E(η2)
等号成立当且仅当存在常数 t0t_0t0,使得
P{η=t0ξ}=1P\{\eta=t_0\xi\}=1P{η=t0ξ}=1

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