(二次型不等式)设n为正整数, c1,c2,⋯,cn是复数,满足∑nj=1cj=0, x1,x2,⋯,xn是实数.证明:
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck∣∣xj−xk∣∣⩽0.
证明.利用
∫+∞01−cos(at)t2dt=|a|
有
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck∣∣xj−xk∣∣=n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck∫+∞01−cos(xj−xk)tt2dt=∫+∞01t2n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ckdt−∫+∞01t2n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck(cosxjtcosxkt+sinxjtsinxkt)dt=∫+∞01t2∣∣
∣∣n∑j=1cj∣∣
∣∣2dt−∫+∞01t2⎛⎜⎝∣∣
∣∣n∑j=1cjcosxj∣∣
∣∣2+∣∣
∣∣n∑j=1cjsinxj∣∣
∣∣2⎞⎟⎠dt=−∫+∞01t2⎛⎜⎝∣∣
∣∣n∑j=1cjcosxjt∣∣
∣∣2+∣∣
∣∣n∑j=1cjsinxjt∣∣
∣∣2⎞⎟⎠dt⩽0.
(二次型不等式)设n为正整数, c1,c2,⋯,cn是复数, x1,x2,⋯,xn为实数.证明:
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck11+(xj−xk)2⩾0.
证明.利用
∫+∞0e−tcos(at)dt=11+a2
可得
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck11+(xj−xk)2=n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck∫+∞0e−tcos(xj−xk)tdt=∫+∞0e−tn∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck(cosxjtcosxkt+sinxjtsinxkt)dt=∫+∞0e−t⎛⎜⎝∣∣
∣∣n∑j=1cjcosxjt∣∣
∣∣2+∣∣
∣∣n∑j=1cjsinxjt∣∣
∣∣2⎞⎟⎠dt⩾0.
(二次型不等式)设n为正整数, c1,c2,⋯,cn为复数, x1,x2,⋯,xn为实数.证明:
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯cke−(xj−xk)2⩾0.
证.利用
e−a2=12√π∫+∞−∞eiat⋅e−t2/4dt
可得
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯cke−(xj−xk)2=n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck⋅12√π∫+∞−∞ei(xj−xk)t⋅e−t2/4dt=∫+∞−∞12√πe−t2/4n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ckei(xj−xk)tdt=∫+∞−∞12√πe−t2/4∣∣
∣∣n∑j=1cjeixjt∣∣
∣∣2dt⩾0.
(二次型不等式)证明: K(s,t)=1ln(s+t)在(1,+∞)上是正定核,也就是说,对任意正整数n,任意复数c1,c2,⋯,cn以及(1,+∞)内的任意实数x1,x2,⋯,xn,有
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ckln(xj+xk)⩾0.
证.利用
∫+∞11atdt=1lna,a>1
和
1xt=1Γ(t)∫∞0ut−1e−xudu
可得
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ckln(xj+xk)=n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck∫+∞11(xj+xk)tdt=n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck∫+∞1dt1Γ(t)∫+∞0ut−1e−(xj+xk)udu=∫+∞11Γ(t)dt∫+∞0ut−1n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯cke−(xj+xk)udu=∫+∞11Γ(t)dt∫+∞0ut−1∣∣
∣∣n∑j=1cje−xju∣∣
∣∣2du⩾0.
(二次型不等式)证明: K(z,w)=Γ(1+α)(z+¯¯¯¯w)α (α为大于−1的实数)
在开的右半复平面内是正定核,也就是说,对于任意正整数n,任意复数c1,c2,⋯,cn以及任意在右半复平面内的复数z1,z2,⋯,zn,有
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ckΓ(1+α)(zj+¯¯¯¯¯zk)α⩾0.
证.当α>0时,利用
1xα=1Γ(α)∫+∞0tα−1e−xtdt,α>0
可得
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ckΓ(1+α)(zj+¯¯¯¯¯zk)α=n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ckΓ(1+α)Γ(α)∫+∞0tα−1e−(zj+¯¯¯¯¯zk)tdt=∫+∞0αtα−1⎛⎝n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯cke−(zj+¯¯¯¯¯zk)t⎞⎠dt=∫+∞0αtα−1∣∣
∣∣n∑j=1cje−zjt∣∣
∣∣2dt⩾0.
当α=0时,
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ckΓ(1+α)(zj+¯¯¯¯¯zk)α=n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck=∣∣
∣∣n∑j=1cj∣∣
∣∣2⩾0.
当−1<α<0时,利用
1xα=αΓ(1+α)∫+∞0tα−1(e−xt−1)dt,−1<α<0
和分部积分可得
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ckΓ(1+α)(zj+¯¯¯¯¯zk)α=n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ckα∫+∞0tα−1(e−(zj+¯¯¯¯¯zk)t−1)dt=∫+∞0αtα−1⎛⎝n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck(e−(zj+¯¯¯¯¯zk)t−1)⎞⎠dt=∫+∞0⎛⎝n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck(e−(zj+¯¯¯¯¯zk)t−1)⎞⎠dtα=∫+∞0tα⎛⎝n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck(zj+¯¯¯¯¯zk)e−(zj+¯¯¯¯¯zk)t⎞⎠dt=2Re∫+∞0tα(n∑j=1cjzje−zjt)(n∑j=1¯¯¯¯cje−¯¯¯¯zjt)dt⩾0.
(二次型不等式)设n为正整数, c1,c2,⋯,cn为复数, x1,x2,⋯,xn为实数.证明:
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ckcosh(xj−xk)⩾0.
证法一.利用
1coshπa=∫∞−∞e−2πiatcoshπtdt
可得
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ckcosh(xj−xk)=n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck∫∞−∞e−2i(xj−xk)tcoshπtdt=∫∞−∞1coshπtn∑j,k=1cj¯¯¯¯¯cke−2i(xj−xk)tdt=∫∞−∞1coshπt∣∣
∣∣n∑j=1cje−2ixjt∣∣
∣∣2dt⩾0.
证法二.利用
1cosha2=2∫∞0cosatcoshπtdt
可得
n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ckcosh(xj−xk)=n∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck⋅2∫∞0cos2(xj−xk)tcoshπtdt=∫∞−∞2coshπtn∑j,k=1cj¯¯¯¯¯ck(cos2xjtcos2xkt+sin2xjtsin2xkt)dt=∫∞−∞2coshπt⎛⎜⎝∣∣
∣∣n∑j=1cjcos2xjt∣∣
∣∣2+∣∣
∣∣n∑j=1cjsin2xjt∣∣
∣∣2⎞⎟⎠dt⩾0.
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2014-06-18 自创本派高考理数试题集现在发布