伯努利不等式

数学中的伯努利不等式指出:对任意整数,和任意实数有:

;

如果且是偶数,则不等式对任意实数成立。

可以看到在,或时等号成立,而对任意正整数和任意实数,,有严格不等式:

。

伯努利不等式经常用作证明其他不等式的关键步骤。

证明和推广

伯努利不等式可以用数学归纳法证明:当 ,不等式明显成立。假设不等式对正整数 ,实数 时成立,那么

 
 。

下面是推广到实数幂的版本:如果 ,那么:

若 或 ,有 ;
若 ,有 。

这不等式可以用导数比较来证明:

当 时,等式显然成立。

在 上定义 ,其中 , 对 求导得 , 则 当且仅当 。分情况讨论:

  1.  ,则对 , ;对 , 。因此 在 时取最大值 ,故得 。
  2.  或 ,则对 , ;对 , 。因此 在 时取最小值 ,故得 。

在这两种情况,等号成立当且仅当 。

相关不等式

下述不等式从另一边估计 :对任意 ,都有

 。

我们知道 ( ),因此这个不等式是平凡的。