对数求和不等式

对数求和不等式

任给 a1,,an,b1,,bn>0,有 i=1nailnaibi(i=1nai)lni=1naii=1nbi. 等号成立当且仅当 a1b1==anbn.

证明

A=i=1nai, B=i=1nbi.
f(x)=xlnx. 则 f(x)=1+lnx, f(x)=1x>0, 所以这是一个下凸函数. 于是左边=i=1nbif(aibi)=Bi=1nbiBf(aibi)Bf(i=1nbiBaibi)=Bf(1Bi=1nai)=Bf(AB)=AlnAB=右边. 这里 * 用了琴生不等式. 取等条件是每个 aibi 都相等.