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Aufgabe:

Folgern Sie aus der Hölder-Ungleichung, dass \( \left(x_{1}+\ldots+x_{n}\right)^{p} \leq n^{p-1}\left(x_{1}^{p}+\ldots+x_{n}^{p}\right) \) für beliebige \( p \geq 1 \) und \( x_{1}, \ldots, x_{n} \geq 0 \) gilt.

Ich habe keine Ahnung wie man Hölder Ungleichung verwenden kann.....

Kann jemand bitte helfen?

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Hallo, die Hölder-Ungleichung lautet ja hier zunächst

\( \underbrace{\sum\limits_{k=1}^n |x_k\cdot y_k|}_{(*)}\leq \left(\sum\limits_{k=1}^n |x_k|^p \right)^{\frac{1}{p}}\cdot \left(\sum\limits_{k=1}^n |y_k|^q \right)^{\frac{1}{q}}\) mit \(\underbrace{\frac{1}{p}+\frac{1}{q}=1}_{(**)}\) sowie

\(x:=\begin{pmatrix}x_1\\\vdots\\x_n \end{pmatrix}, \quad y:=\begin{pmatrix}y_1\\\vdots\\y_n \end{pmatrix}\in \mathbb{R}^n\).

Versuch doch mal den gegebenen Ausdruck \((x_1+...+x_n)^p=\left(\sum\limits_{k=1}^n x_k \right)^p\) so umzuformen, sodass du die Hölder-Ungleichung in ihrer Struktur (linke Seite (*)) wieder erkennen kannst. Überlege dir, wie hier \(y\) zu wählen ist und du mittels (**) \(q\) erhältst. Hast du das getan, ist der Rest nur noch in die Hölder-Ungleichung einsetzen und vereinfachen.

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