具体数学-第4课(多重求和方法一)

简介: 今天讲了多重求和,也就是一个和式由多个下标来指定。首先是最简单的形式



例题1


下面给出一个对称矩阵:

image.png

image.png

求:

image.png

这是这个矩阵的上三角加对角线求和,因为是对称的嘛,可以补全下三角,加上对角线就行了。

image.png

所以

image.png

例题2


下面再看一个例子:

image.png

同样模仿上例调换 j,k 位置,得到:

image.png

所以

image.png

至此解完,然后可以推出一个著名的不等式————切比雪夫不等式:

image.png

如果

image.png

那么

image.png

反之如果

image.png

那么

image.png

更一般的结论,给定两个序列 a 和 b ,求下面式子最大值与最小值:

image.png

其中 image.pngimage.png 的一个排列。

答案是 b 增序最大,降序最小,至于为什么,下面给出两种证明方法。

方法1


image.png

如上图所示, a 和 b 按照递增顺序排列,每个方格的面积代表 ai 与 bi 的乘积,记为 image.png

那么上面的求和式其实就是每一行每一列都必须有且只有一块被取。

考虑第一行,如果不取 image.png ,取其他的 image.png ,那么第一列也只能取其他的 image.png ,这样的话 image.png 也就取不了了。但是发现

image.png

并且两种取法影响的行和列都是相同的,这说明了,取 image.pngimage.png 不如取 image.pngimage.png 。所以 image.png 必取,然后第一行第一列就不能取了。剩下的方阵用相同的方法可以得出必取 image.png ,也就是主对角线。

同理最小取法用副对角线可以推出。

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