Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 06. 07. 2011 11:25

Olin
Místo: Brno / Praha
Příspěvky: 2823
Reputace:   81 
 

Easy inequality with integrals

Let $a, b$ be reals satisfying $1 < a < b$ and $f, g \colon [0, 1] \to [0, \infty)$ continuous functions satisfying

$\int_0^1 f^b(x) \, \mathrm{d}x \leq \int_0^1 f^a(x) g(x) \, \mathrm{d}x$.

Prove that

$\int_0^1 f^b(x) \, \mathrm{d}x \leq \int_0^1 g^{\frac{b}{b-a}}(x) \, \mathrm{d}x$.


Matematika = královna věd. Analýza = královna matematiky. (Teorie množin = bohatství matematiky.)
MKS Náboj iKS

Offline

 

#2 09. 03. 2018 02:24 — Editoval laszky (09. 03. 2018 03:56)

laszky
Příspěvky: 2407
Škola: MFF UK, FJFI CVUT
Reputace:   202 
 

Re: Easy inequality with integrals

We use Holder's inequality $\int_0^1 |u(x)v(x)| \mathrm{d}x \leq \left(\int_0^1|u(x)|^p \mathrm{d} x\right)^{\frac{1}{p}}\left(\int_0^1|v(x)|^q \mathrm{d} x\right)^{\frac{1}{q}}$ which holds for all $p,q\geq1$ satisfying $\frac{1}{p}+\frac{1}{q}=1$ and $u\in L^p(0,1), v\in L^q(0,1)$.

Hence, denoting $|u(x)|=f^a(x)$, $|v(x)|=g(x)$, $p=\frac{b}{a}$ and $q=\frac{b}{b-a}$ we may write

$\int_0^1 f^b(x) \, \mathrm{d} x \leq \int_0^1f^a(x)g(x) \,\mathrm{d} x \leq \left(\int_0^1f^b(x)\, \mathrm{d} x\right)^{\frac{a}{b}} \left(\int_0^1g^{\frac{b}{b-a}}(x)\, \mathrm{d} x\right)^{\frac{b-a}{b}}$.

Dividing both sides of this inequality by $\left(\int_0^1f^b(x)\, \mathrm{d} x\right)^{\frac{a}{b}}$ yields

$\left(\int_0^1f^b(x)\, \mathrm{d} x\right)^{\frac{b-a}{b}}\leq  \left(\int_0^1g^{\frac{b}{b-a}}(x)\, \mathrm{d} x\right)^{\frac{b-a}{b}}$,

which is the desired inequality.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson