ヤングの不等式

関数F1(x)は,F1(0)=0をみたす増加関数(初期設定では tan(x)の0≦x<π/2の部分)です.このとき,次の「ヤングの不等式」が成り立ちます.

a>0,b>0,F1-1はF1の逆関数として
0a F1(x) dx+∫0b F1-1(y) dy≧ab. ・・・(*)

(*)の図形的な意味は

青色斜線部の面積+桃色斜線部の面積≧赤線で囲んだ長方形の面積

です.パラメータ a,b の値をいろいろ動かして見てください.a>b,a<b のいずれの場合にも「左辺>右辺」が成り立ち,a=b のときに限って「左辺=右辺」となる様子がわかりますね.
なお,厳密な証明には,左辺第2項を置換&部分積分したり,左辺ー右辺( a,b の2変数関数)の最小値≧0 を示したりします.

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