柯西不等式(Cauchy-Schwarz Inequality)是数学中一个非常重要的不等式,它描述了两个向量点积与各自模长乘积的关系。具体来说,柯西不等式表明,对于任意的两个向量 \( \mathbf{a} \) 和 \( \mathbf{b} \),以下不等式成立:
\[ (\mathbf{a} \cdot \mathbf{b})^2 \leq (\mathbf{a} \cdot \mathbf{a})(\mathbf{b} \cdot \mathbf{b}) \]
其中 \( \mathbf{a} \cdot \mathbf{b} \) 表示向量 \( \mathbf{a} \) 和 \( \mathbf{b} \) 的点积,\( \mathbf{a} \cdot \mathbf{a} \) 和 \( \mathbf{b} \cdot \mathbf{b} \) 分别表示向量 \( \mathbf{a} \) 和 \( \mathbf{b} \) 的模长的平方。
等号成立的条件是向量 \( \mathbf{a} \) 和 \( \mathbf{b} \) 线性相关,即存在实数 \( k \) 使得 \( \mathbf{a} = k\mathbf{b} \) 或者 \( \mathbf{b} = k\mathbf{a} \)。
柯西不等式在许多数学领域中都有应用,如线性代数、数学分析、概率论、向量代数等。它在证明不等式、求解函数的极值等问题中非常有用。