2/09/2020

[數學分析] 一類 max/min operator 作用在分式 的等式

令函數 $f: \mathbb{N} \to (0,\infty)$,則下列等式成立
$$
\min_{0 \leq k \leq N} \frac{f(k)}{\max_{i\leq k}f(i)} = \min_{0\leq \ell \leq k \leq N} \frac{f(k)}{f(\ell)}
$$

Proof: 
$$\frac{f(k_0)}{f(\ell_0)} := \min_{0\leq k\leq N}\frac{f(k)}{ \max_{i\leq k} f(i)}
$$ 其中 $\ell_0\leq k_0$ 使得  $\text{min}_{0\leq\ell\leq k\leq N}\frac{f(k)}{f(\ell)}\leq\frac{f(k_0)}{f(\ell_0)}$。

另一方面,令
$$\frac{f(k_1)}{f(\ell_1)}= \min_{0\leq\ell\leq k\leq N}\frac{f(k)}{f(\ell)}
$$ 且 $\ell_1\leq k_1$,則我們必定有
$$\frac{f(k_0)}{f(\ell_0)}\leq\frac{f(k_1)}{ \max_{i\leq k_1}\;f(i)}\leq\frac{f(k_1)}{f(\ell_1)}$$
由上述結果,我們得到
$$
\frac{f(k_0)}{f(\ell_0)}=\frac{f(k_1)}{f(\ell_1)}
$$ 亦即
$$\min_{0\leq k\leq N}\frac{f(k)}{ \max_{i\leq k} f(i)}= \min_{0\leq\ell\leq k\leq N}\frac{f(k)}{f(\ell)}$$ 至此得證。$\square$

沒有留言:

張貼留言

[測度論] 期望值下確界與函數值下確界之恆等式

  Claim: 令 $(X, \mathcal{F})$ 為可測空間。令 $g: X \to \mathbb{R}$ 為可測函數,則 $$\inf_{\mathbb{P} \in \mathcal{P}(X)} \int_X g(x) d\mathbb{P}(x) = \in...