柯西不等式是数学中的一个基本不等式,它在证明不等式、解三角形、求函数最值、解方程等问题的方面有很强大的应用。柯西不等式的公式如下:
二维形式
\[
(a^2 + b^2)(c^2 + d^2) \geq (ac + bd)^2
\]
等号成立条件:$ad = bc$
三角形式
\[
\sqrt{a^2 + b^2} + \sqrt{c^2 + d^2} \geq \sqrt{(a - c)^2 + (b - d)^2}
\]
等号成立条件:$ad = bc$
向量形式
\[
|\mathbf{\alpha}||\mathbf{\beta}| \geq |\mathbf{\alpha} \cdot \mathbf{\beta}|
\]
其中,$\mathbf{\alpha} = (a_1, a_2, \ldots, a_n)$,$\mathbf{\beta} = (b_1, b_2, \ldots, b_n)$
等号成立条件:$\mathbf{\beta}$为零向量,或$\mathbf{\alpha} = \lambda \mathbf{\beta}$($\lambda \in \mathbb{R}$)
一般形式
\[
\left( \sum_{i=1}^{n} a_i^2 \right) \left( \sum_{j=1}^{m} b_j^2 \right) \geq \left( \sum_{i=1}^{n} a_i b_i \right)^2
\]
等号成立条件:$\frac{a_1}{b_1} = \frac{a_2}{b_2} = \ldots = \frac{a_n}{b_n}$,或$a_i$、$b_i$均为零
这些公式是柯西不等式在不同情况下的具体表现形式,它们在数学分析和应用中非常重要。