先看12的。
设f:[0,1]→R是连续可导函数,若∫120f(x)dx=0,求证:
∫10f′(x)2dx≥12(∫10f(x)dx)2
(tian 275461)
证明:
∫120f(x)dx=0⇒∫120xf′(x)dx=12f(12)
(∫10f(x)dx)2=[∫112(f(x)−f(12))dx+12f(12)]2=[∫112∫x12f′(t)dtdx+∫120xf′(x)dx]2=[∫112(1−t)f′(t)dt+∫120xf′(x)dx]2≤2[∫112(1−t)f′(t)dt]2+2[∫120xf′(x)dx]2≤2[∫112(1−t)2dt∫112f′(t)2dt+∫120x2dx∫120f′(t)2dt]=112∫10f′(x)2dx
◻
再看27的。
设f(x)在[0,1]连续可导且可积,若∫2313f(x)dx=0
求证:
∫10(f′(x))2dx≥27(∫10f(x)dx)2
(tian275461)
证明
考虑
G(x)={x,x∈[0,13)1−2x,x∈[13,23]x−1,x∈[23,1)
由Cauchy-Schwarz容易证明.以下略
3个推广
1.若f(x):[0,1]→R 是连续可导函数,且∫1n12nf(x)dx=0,则有:
∫10(f′(x))2dx≥12n24n2−10n+7(∫10f(x)dx)2
提示:设
g(x)={x,x∈[0,12n]1−(2n−1)x,x∈[12n,1n]x−1,x∈[1n,1].
然后仿照上面一样用Cauchy-Schwarz
2. 若f(x):[a,b]→R 是连续可导函数,且∫baf(x)dx=0,则有:
∫2b−aa(f′(x))2dx≥32(b−a)3(∫2b−aaf(x)dx)2
提示:设
g(x)={x−a,x∈[a,b]2b−a−x,x∈[b,2b−a].
然后仿照上面一样用Cauchy-Schwarz
3. 若f(x):[0,1]→R 是连续可导函数,且∫22n+112n+1f(x)dx=0,则有:
∫10(f′(x))2dx≥3(2n+1)24n2−6n+3(∫10f(x)dx)2
提示:设
g(x)={x,x∈[0,12n+1]1−2nx,x∈[12n+1,22n+1]x−1,x∈[22n+1,1].
然后仿照上面一样用Cauchy-Schwarz