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设正数P1、P2,…,P2n满足P1+P2+P3+…P2n=1,求证:P1lnp1+P2lnp2+…+P2nlnp2n≥-n.
题目详情
设正数P1、P2,…,P2n满足P1+P2+P3+…P2n=1,求证:P1lnp1+P2lnp2+…+P 2nlnp2n≥-n.
▼优质解答
答案和解析
证明:构造函数g(x)=xlnx-x+1,
∴g′(x)=lnx,则当x≥1时,lnx≥0,g′(x)≥0,即g(x)在[1,+∞)上是增函数,
∴g(x)≥g(1)=0,即xlnx-x+1≥0,
∴xlnx≥x-1.
令x=2nPi,则有2nPiln(2nPi)≥2nPi-1,两边同除以2n,可得,Piln(2nPi)≥Pi-
,
利用“累加求和”可得:p1ln(2nP1)+p2log2(2nP2)+P3log2(2nP3)+…+P2nlog2(2nP2n)≥p1+p2+…+P2n-1,
化简可得,(P1+P2+…+P2n)ln(2n)+P1log2P1+…+P2nlog2P2n≥(P1+P2+…+P2n)-1•
∵P1+P2+…P2n=1,
∴ln(2n)+P1lnP1+…+P2nlnP2n≥0,
∴n+P1lnP1+…+P2nlnP2n≥0,
∴P1lnP1+…+P2nlnP2n≥-n.
∴g′(x)=lnx,则当x≥1时,lnx≥0,g′(x)≥0,即g(x)在[1,+∞)上是增函数,
∴g(x)≥g(1)=0,即xlnx-x+1≥0,
∴xlnx≥x-1.
令x=2nPi,则有2nPiln(2nPi)≥2nPi-1,两边同除以2n,可得,Piln(2nPi)≥Pi-
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2n |
利用“累加求和”可得:p1ln(2nP1)+p2log2(2nP2)+P3log2(2nP3)+…+P2nlog2(2nP2n)≥p1+p2+…+P2n-1,
化简可得,(P1+P2+…+P2n)ln(2n)+P1log2P1+…+P2nlog2P2n≥(P1+P2+…+P2n)-1•
∵P1+P2+…P2n=1,
∴ln(2n)+P1lnP1+…+P2nlnP2n≥0,
∴n+P1lnP1+…+P2nlnP2n≥0,
∴P1lnP1+…+P2nlnP2n≥-n.
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