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5.4 再進一步看看

「剛才我們一直在玩一些公式變形的遊戲,所以有些囉哩囉嗦。如果我們只是要證明基本不等式,其實只要把 這個不等式的左邊部分進行展開就可以了,假設 x ≥ 0 且 y ≥ 0。」

「也就是說,式子變形為下面這樣。」

「然後只要把 移項,再兩邊同時除以 2,就可以得到以下式子。」

  當 x ≥ 0 且 y ≥ 0 時

「咦?這次 x ≥ 0 且 y ≥ 0 這個條件是從哪裡推導出來的呢?」她問道。

我答道:「我們現在考慮的是實數範圍。根號裡的數字 xy 都必須大於等於 0。」

「那如果根號中的數字小於 0 會怎麼樣呢?」她問。

「如果根號中的數字小於 0 的話,答案就變成虛數了。」我答道。

「原來如此……」她明白了。

「好了,我們再把基本不等式進行一下變形看看如何。和就用 x + y 來表示,乘積形式不省略乘號,就用 x × y 來表示。除以 2 就用分數形式 來表示,平方根用 次方來表示。這樣一來,剛才的公式就變形為以下的式子。這也能表示基本不等式。用這種方法可以明顯地表示出左右兩邊的相似性,讓人一目瞭然。」我說。

泰朵拉突然舉起手,說:「學長,我又有一個問題。平方根就是根號的意思吧,那麼 次方又是什麼呢?」

我答道:「求一個數的平方根就是求這個數的 次方。也許你對 次方 這種說法感到非常吃驚,但定義就是這麼規定的。不過如果你能從指數的角度來考慮的話,就很容易理解了。」

次方是很標準的說法嗎?」她吃驚不已。

「我來解釋一下 x 的平方根就是 x 次方吧。比如說,假設 x ≥ 0, 首先你想想看 (x3)2 是多少?」我問道。

「(x3)2 嗎?也就是 (x·x·x)2,從整體來看就是 x 的 6 次方吧,所以我認為 (x3)2 = x6 。」她答道。

「對啊。所以下面這個一般式就能成立。求一個數的冪次方的冪次方就是將其指數相乘。」我說。

「嗯,我明白了。」她說。

「那麼根據上述理論,你再來看看下面這個式子。這裡的 a 應該為多少呢?」

「冪次方的冪次方就是指數相乘,所以 a 的 2 倍就是 1 吧,那麼 a 就是 。」她答道。

「嗯,這是很自然的想法。那麼,你再仔細看看 (xa)2 = x1 這個式子。 x1 就是 x,這整個式子就被描述為『xa 的平方是 x』。那麼 xa 又表示什麼呢?」

xa 平方後變成了 x,是大於等於 0 的數吧。啊!這不就是 嘛! 哇——實在是太厲害了!」她驚叫道。

「嗯,很厲害吧。你這下能理解 次方就是平方根這種說法了吧?」

平方根就是 次方

「我現在確實覺得這個說法很自然了。」她說。

「啊,對了,基本不等式是不是還可以寫成一般化的形式呢?如果試著證明這個一般形式可能會很有趣哦。」我說。

「將這個式子用 來表示的話,就可以將不等式左邊改寫為和的形式,將右邊改寫為積的形式。基本不等式就是和與積之間的關係。」我說。

「學長,學 ——長 ——。」泰朵拉叫我,「這個問題很有意思,但是,再這樣坐下去,我人都快變成雕像了,我可以休息會兒嗎?」