2007年4月21日土曜日

Cauchy-Schwarzの不等式

問題 uvを実内積空間Vの任意の元とし,uvの内積を(u,v)と表す.
このとき(u,v)2≦(u,u)(v,v)が成り立つことを示せ.

1 件のコメント:

yosuke さんのコメント...

u=0のときは明らかに成り立つ。以下ではu≠0の場合を考える。
tを任意の実数とする。Vが実内積空間だから、tu+v∈Vで、
(tu+v,tu+v)=(t^2)(u,u)+2t(u,v)+(v,v)≧0
が成り立つ。
a=(u,u)、b=2(u,v)、c=(v,v)
と置けば、u≠0よりa≠0であり、
a(t^2)+bt+c≧0
が成り立つ。
したがって、二次方程式a(t^2)+bt+c=0の解は、
重解であるか複素解であることが分かる。
したがって、二次方程式の解の判別式より、
(b^2)-4ac≦0、すなわちb^2≦4ac
を得る。もとの記号に戻せば
4(u,v)^2≦4(u,u)(v,v)
よって
(u,v)^2≦(u,u)(v,v)
が成り立つ。