Lema Titu (ditemukan oleh Titu Andreescu , atau dikenal juga lema T2 , bentuk Engel, atau pertidaksamaan Sedrakyan ) menyatakan untuk real positif, kita harus mencari
(
∑
i
=
1
n
u
i
)
2
∑
i
=
1
n
v
i
≤
∑
i
=
1
n
u
i
2
v
i
.
{\displaystyle {\frac {\left(\sum _{i=1}^{n}u_{i}\right)^{2}}{\sum _{i=1}^{n}v_{i}}}\leq \sum _{i=1}^{n}{\frac {u_{i}^{2}}{v_{i}}}.}
Konsekuensi dari Pertidaksamaan Cauchy-Schwarz adalah perolehan setelah menggunakan
u
i
′
=
u
i
v
i
{\displaystyle u_{i}'={\frac {u_{i}}{\sqrt {v_{i}}}}}
dan
v
i
′
=
v
i
.
{\displaystyle v_{i}'={\sqrt {v_{i}}}.}
Bentuk ini membantu kita saat pertidaksamaan melibatkan pecahan di mana bilangannya adalah kuadrat sempurna.
Maka
(
x
1
2
y
1
+
x
2
2
y
2
+
⋯
+
x
n
2
y
n
)
(
y
1
+
y
2
+
⋯
+
y
n
)
≥
(
x
1
+
x
2
+
⋯
+
x
n
)
2
x
1
2
y
1
+
x
2
2
y
2
+
⋯
+
x
n
2
y
n
≥
(
x
1
+
x
2
+
⋯
+
x
n
)
2
(
y
1
+
y
2
+
⋯
+
y
n
)
.
{\displaystyle {\begin{aligned}\left({\frac {x_{1}^{2}}{y_{1}}}+{\frac {x_{2}^{2}}{y_{2}}}+\cdots +{\frac {x_{n}^{2}}{y_{n}}}\right)(y_{1}+y_{2}+\cdots +y_{n})&\geq (x_{1}+x_{2}+\cdots +x_{n})^{2}\\{\frac {x_{1}^{2}}{y_{1}}}+{\frac {x_{2}^{2}}{y_{2}}}+\cdots +{\frac {x_{n}^{2}}{y_{n}}}&\geq {\frac {(x_{1}+x_{2}+\cdots +x_{n})^{2}}{(y_{1}+y_{2}+\cdots +y_{n})}}.\end{aligned}}}
Dari nilai biasa
a
1
,
a
2
,
…
,
a
n
{\displaystyle a_{1},a_{2},\ldots ,a_{n}}
dan
b
1
,
b
2
,
…
,
b
n
{\displaystyle b_{1},b_{2},\ldots ,b_{n}}
, yaitu
a
1
2
b
1
+
a
2
2
b
2
+
⋯
+
a
n
2
b
n
≥
(
a
1
+
a
2
+
⋯
+
a
n
)
2
b
1
+
b
2
+
⋯
+
b
n
.
{\displaystyle {\frac {a_{1}^{2}}{b_{1}}}+{\frac {a_{2}^{2}}{b_{2}}}+\cdots +{\frac {a_{n}^{2}}{b_{n}}}\geq {\frac {(a_{1}+a_{2}+\cdots +a_{n})^{2}}{b_{1}+b_{2}+\cdots +b_{n}}}.}
Setelah itu memperoleh dengan menerapkan substitusi
a
i
=
x
i
y
i
{\displaystyle a_{i}={\frac {x_{i}}{\sqrt {y_{i}}}}}
dan
b
i
=
y
i
{\displaystyle b_{i}={\sqrt {y_{i}}}}
yang merupakan pertidaksamaan Cauchy-Schwarz .
Maka
(
x
1
2
y
1
+
x
2
2
y
2
+
⋯
+
x
n
2
y
n
)
(
y
1
+
y
2
+
⋯
+
y
n
)
≥
(
x
1
+
x
2
+
⋯
+
x
n
)
2
x
1
2
y
1
+
x
2
2
y
2
+
⋯
+
x
n
2
y
n
≥
(
x
1
+
x
2
+
⋯
+
x
n
)
2
(
y
1
+
y
2
+
⋯
+
y
n
)
.
◻
{\displaystyle {\begin{aligned}\left({\frac {x_{1}^{2}}{y_{1}}}+{\frac {x_{2}^{2}}{y_{2}}}+\cdots +{\frac {x_{n}^{2}}{y_{n}}}\right)(y_{1}+y_{2}+\cdots +y_{n})&\geq (x_{1}+x_{2}+\cdots +x_{n})^{2}\\{\frac {x_{1}^{2}}{y_{1}}}+{\frac {x_{2}^{2}}{y_{2}}}+\cdots +{\frac {x_{n}^{2}}{y_{n}}}&\geq {\frac {(x_{1}+x_{2}+\cdots +x_{n})^{2}}{(y_{1}+y_{2}+\cdots +y_{n})}}.\ _{\square }\end{aligned}}}
Lemma Titu, konsekuensi langsung dari pertidaksamaan Cauchy–Schwarz , menyatakan bahwa untuk setiap urutan
n
{\displaystyle n}
bilangan real
(
x
k
)
{\displaystyle (x_{k})}
dan sembarang urutan bilangan positif
n
{\displaystyle n}
(
a
k
)
{\displaystyle (a_{k})}
,
∑
k
=
1
n
x
k
2
a
k
≥
(
∑
k
=
1
n
x
k
)
2
∑
k
=
1
n
a
k
{\displaystyle \displaystyle \sum _{k=1}^{n}{\frac {x_{k}^{2}}{a_{k}}}\geq {\frac {(\sum _{k=1}^{n}x_{k})^{2}}{\sum _{k=1}^{n}a_{k}}}}
. Kami menggunakan contoh tiga istilahnya dengan
x
{\displaystyle x}
pada urutan
a
,
b
,
c
{\displaystyle a,b,c}
dan
a
{\displaystyle a}
pada urutan
a
(
b
+
c
)
,
b
(
c
+
a
)
,
c
(
a
+
b
)
{\displaystyle a(b+c),b(c+a),c(a+b)}
:
a
2
a
(
b
+
c
)
+
b
2
b
(
c
+
a
)
+
c
2
c
(
a
+
b
)
≥
(
a
+
b
+
c
)
2
a
(
b
+
c
)
+
b
(
c
+
a
)
+
c
(
a
+
b
)
{\displaystyle {\frac {a^{2}}{a(b+c)}}+{\frac {b^{2}}{b(c+a)}}+{\frac {c^{2}}{c(a+b)}}\geq {\frac {(a+b+c)^{2}}{a(b+c)+b(c+a)+c(a+b)}}}
Dengan mengalikan semua hasil kali di sisi yang lebih kecil dan mengumpulkan suku-suku sejenis, kita memperoleh
a
2
a
(
b
+
c
)
+
b
2
b
(
c
+
a
)
+
c
2
c
(
a
+
b
)
≥
a
2
+
b
2
+
c
2
+
2
(
a
b
+
b
c
+
c
a
)
2
(
a
b
+
b
c
+
c
a
)
,
{\displaystyle {\frac {a^{2}}{a(b+c)}}+{\frac {b^{2}}{b(c+a)}}+{\frac {c^{2}}{c(a+b)}}\geq {\frac {a^{2}+b^{2}+c^{2}+2(ab+bc+ca)}{2(ab+bc+ca)}},}
yang disederhanakan menjadi
a
b
+
c
+
b
c
+
a
+
c
a
+
b
≥
a
2
+
b
2
+
c
2
2
(
a
b
+
b
c
+
c
a
)
+
1.
{\displaystyle {\frac {a}{b+c}}+{\frac {b}{c+a}}+{\frac {c}{a+b}}\geq {\frac {a^{2}+b^{2}+c^{2}}{2(ab+bc+ca)}}+1.}
Dengan pertidaksamaan penataan ulang , maka
a
2
+
b
2
+
c
2
≥
a
b
+
b
c
+
c
a
{\displaystyle a^{2}+b^{2}+c^{2}\geq ab+bc+ca}
sebagai pecahan di sisi yang lebih kecil
1
2
{\displaystyle \displaystyle {\frac {1}{2}}}
. Maka,
a
b
+
c
+
b
c
+
a
+
c
a
+
b
≥
3
2
.
{\displaystyle {\frac {a}{b+c}}+{\frac {b}{c+a}}+{\frac {c}{a+b}}\geq {\frac {3}{2}}.}
Jika nilai
(
∑
i
=
1
n
a
i
m
m
−
1
m
m
−
1
)
1
m
m
−
1
(
∑
i
=
1
n
x
i
m
(
a
i
a
i
m
)
m
)
1
m
≥
∑
i
=
1
n
x
i
,
{\displaystyle \displaystyle {\bigg (}\sum _{i=1}^{n}{\sqrt[{\frac {m}{m-1}}]{a_{i}}}^{\frac {m}{m-1}}{\bigg )}^{\frac {1}{\ {\frac {m}{m-1}}\ }}\left(\sum _{i=1}^{n}{\dfrac {x_{i}^{m}}{\left({\frac {a_{i}}{\sqrt[{m}]{a_{i}}}}\right)^{m}}}\right)^{\frac {1}{m}}\geq \sum _{i=1}^{n}x_{i},}
yang merupakan rumus pertidaksamaan Holder
Maka menyederhanakan hasil, yaitu:
(
∑
i
=
1
n
a
i
)
m
−
1
m
(
∑
i
=
1
n
x
i
m
a
i
m
−
1
)
1
m
≥
∑
i
=
1
n
x
i
(
∑
i
=
1
n
a
i
)
m
−
1
(
∑
i
=
1
n
x
i
m
a
i
m
−
1
)
≥
(
∑
i
=
1
n
x
i
)
m
(
∑
i
=
1
n
x
i
m
a
i
m
−
1
)
≥
(
∑
i
=
1
n
x
i
)
m
(
∑
i
=
1
n
a
i
)
m
−
1
.
{\displaystyle {\begin{aligned}\displaystyle {\bigg (}\sum _{i=1}^{n}a_{i}{\bigg )}^{\frac {m-1}{m}}{\bigg (}\sum _{i=1}^{n}{\dfrac {x_{i}^{m}}{a_{i}^{m-1}}}{\bigg )}^{\frac {1}{m}}&\geq \sum _{i=1}^{n}x_{i}\\{\bigg (}\sum _{i=1}^{n}a_{i}{\bigg )}^{m-1}{\bigg (}\sum _{i=1}^{n}{\dfrac {x_{i}^{m}}{a_{i}^{m-1}}}{\bigg )}&\geq {\bigg (}\sum _{i=1}^{n}x_{i}{\bigg )}^{m}\\{\bigg (}\sum _{i=1}^{n}{\dfrac {x_{i}^{m}}{a_{i}^{m-1}}}{\bigg )}&\geq {\dfrac {{\bigg (}\sum _{i=1}^{n}x_{i}{\bigg )}^{m}}{{\bigg (}\sum _{i=1}^{n}a_{i}{\bigg )}^{m-1}}}.\end{aligned}}}