相加平均と相乗平均
2つの数aとbにおいて、
を
相加平均といいます。
いわゆる普通の平均値を求めるときの計算方法ですね。
一方でa>0、b>0のとき
のことを
相乗平均といいます。
相加平均と相乗平均の不等式
この相加平均と相加平均の間には次のような定理があります。
(ただし等号が成り立つのはa=b)
これを証明してみましょう。
左辺-右辺が0よりも大きくなればこの不等式が成り立つことがわかりますので、左辺-右辺を計算してみましょう。
左辺-右辺
は必ず正の数ですので
…①
よって
は成り立ちます。
等号が成り立つのは①の式から
…②のときです。
a>0、b>0より②の両辺は2乗してもその大きさは変わりませんので
a=bのときに等号が成り立ちます。
以上のことから、相加平均と相乗平均の関係
は証明されたことになります。