前 憨犟會被稱爲重複之科學;即謂敗擊家道人戆費,浪費時間,去證明等 於其本身之事物。此說法(出身某哲學家)有雨黏不正確。第一,敷學难於 科學說法而非科廖,然其篇一創造藝術。第二,敷學之基本結果,奥其謂爲 等式(egualities)常斑寧謂爲不等式(inequalities)。 以後各章,將块三方面提出不等式理输。第一,於一,二,三章純篇原 理方面。第二,於第四章,利用以前各章成果,導出分析之基本不等式,常 篇度用政擊家~再使用之結果於第五章,題示如何使用此等結果,導出許 多有趣而重要之熊何基本對稀圆,極大與極小性質:平方,立方,等遵三角 形,如此類推。最後,於第六章,研究某些距蟹性質,並展示常見之某些距 離函敗。 由是,有多方面奥味之題材,可一併或分别閱讀。有些讀者,希笔暸解 高深數學基礎之原理性途徑。將欣赏開首三章。此外,於第三章,有許多配 合不等式之精彩圖形。其他藏者,樂於立時將公認之結果,用於更具分析性 之結果,而将發現第四章類爲有趣。有些人對能用於解决以往由徽精分方法 處理之問題的基本不等式,特别感到興趣,第五章將申論之。讀者有奥趣於 靓念及定理之准者,可研讀第六章所迹,某些特殊之非歐幾里德距離。 凡被本替内容鼓舞者,可閱箭主题有關之優秀著作,如哈定{G.H. Hardy)利渥德(J.E.Littlewood)及頗利亞(G,Polya)所著之 1934年倫敦創橋大學版“不等式”一書。包含各種定理之較新著作爲員肯 克{E.F.Beckenbach)及員爾曼(R,Bellman)所著之“不等式”, 及1961年柏版之瓦來格(Juu●Springer Verla)所著“代敗與政 舉”(Ergmeit se der Mathematik)等書。 著者
日 録 譯 序… I 致讀者 喱 前言… K 第一章基本知藏… 1 弟一草 工具……以 9 第三章 絕對值…… 21 第四章典型不等式…。 43 第五章 极大奥板小問題… 75 第六章距離之性質… 95 符號… 109 習陌答案…… 111 名詞對照表… 127
1 第一章 基本知識 1●1“大於”期係 回想符號“>”意即“大於或“禽大於”。而後可回答問題:3>2 否?當然篇是。 但是一3>一2否?公認-3,對於一2,爲一“較大負數”,但此說明 未答覆問題本意。如赏数(容,正,負,有理及無理敷)由水平直锁上,指 向右方之敷字刘度各點,然通常之甓何方式表示如圆1·1,则顯示数目由左 至右,侬序增值。表示一2之鹅,出現於表示一3之黏右方,如是一2>一3 同樣。 (1·1)4>-4,3>2,0>-2,-1>-2,1>0 古寸古十古+ 端1.1賞敦刘度 故有决定不等式之以下幾何法則:合a及b,篇由右向水平敷目刻度上 黏,表示之狂两貸数。如而僅如代表4欧之點,位於代表b数之點右方,始 有4>b。 能謂-3>一2或一300>一2,但依撳前述幾何規律,此均錯誤之說。 於處理不等式時,使用代數作業,較諾圆解,常能更富成果而較需要, 幾何法则提供正数之基本敘迹,並有以下同義之筋單代敷定義: 【定義】如a及b篇狂兩實數,則如而值如a-b爲正敷,始有a> 由是,如4=-2及b=-3,则a-b=一2-(-3)=1,而篇正敷, 故-2>-3,如以上幾何討論所示。可用現在之棉减代歟法,考查(1·1) 中不等式,並用幾何法奥代數法兩者,驗證以下不等式: >3,2>0,1>-9,V2>1,->-40
2 不等式論 1●2正救,负散,及琴集合 於前節中,管用正敢,定4>b之莪。正敷集合P,及相似之員數集合 W,與以懂有之數O篇数目之特别集合0,於不等式研究中,均增任主要角 色。其實,當然要自由使用熟悉之宾數系統。全摇理羚之基本输惑,爲實數 采統一所有代數不等式一中之一切順序鬧係,能對有闲正數集合P之其餘雨 箱單原理行之,此等原理,下節提示。 以符號言,“4篇正”,蹇爲“&eP”,全讀篇“a爲集合P之一份子 (或元)”。由是,而有5eP,0e0,-3εW。 兹扼要觀察前逃集合P,W,及O奥其藷元。 當然,敷目零篇集合0之僅有數0:而滿足方程式 a+0=a 以到任一實敷4。 有翻員敷集合N,區分“員數”翻念,奥“一數之預”觀念,頗篇重要 一數a之胥,定羡爲數日一a,以致 (a)+(-a)=0 由是,如a三-3,a之篇-(一3)=3,因(-3)+(3)=0也。同 樣,如a二0则-a二0,以0十0=0也。 一资數,定羡爲一正数之貸。由是而知3,1/2,9/5,龙,√2均 爲正數集合P之元,則-3,一1V2,一9/5,~元,-V2,均篇資數集合 N之元, 不漿予正敗基本念以定義,但將以雨基本原理,描迹此等數目。 1·3基本不等式原理 下列衔單定则,包含正敗集合P,只作說明,而不作證:稀篇原理( axioms)。可謂爲循熟悉之實數酸采代數結精,求不等式全部理論發展。 【底理I】如a篇一實救,则以下說明,一而懂-篇阗:4篇集合O之 唯一欺目0;4篇正數樂合P之一元;一a盒集合P之一元
第一章基本知藏 3 【原理Ⅱ】如a及b,均僞正數集合P之元,則和a+b及積ab,均僞 集合P之元。 原理I所辈三交错說明,随意度敷a,典其資數一a相闹如下:如a爲 器,則-a爲雾,如前所示;如a篇正,則依前逃負數定義,一a爲資;且 如一a篇正,即復依負数定義,a三-(一a)愿篇負。由是a興一a,於集合 P,N,及O中成對,如表1所示。 表1成對敷目及其資敷 數 自 集 合 a a 0 -d N 於幾何圜示中〔圈1·1),代表4及~4之點,重合於表示0之點或處 於該點相對之一阅。 1●4原理I之重新確立 原理I與正數集合P相鬧,而不等式4>b,定義於集合P之諾项,兹 以不等式醐係諸頊,重新確立原理工。 如a及6均隨意度數,則其差α-b,爲一赏數:如是原理I能應用於 a一6.由是(a-b)e0(即o=b),或(a-b)eP(郎a>b或-( a一b)三(b-a).eP(郎a<b),而此三横可能性,互相排斥。故下列 說明,爲原理工之結果。 【原理I'】如4及b均度數,勦以下隔係,一而懂一成立: a=b,a>6,6>a 特别是,原理'无明,於特别情祝b二0,即如4篇一度數,則隆只以 下交錯期係之一成立:a=0(即ae0),成a>0(釦aP),或0>a (即-aeP),如是原理I,能由原理I'引出。 如一說明S能由一爲其一箱果一說明T引出,乃日“T產生S”。已知 原理I產生原理',而原理'亦產生原理I。如雨說明各生其餘,乃謂其