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La prueba de una desigualdad de Cauchy-Schwarz

En la "guía del Usuario para la viscosidad de soluciones" por Crandall, Ishii y los Leones (enlace), hacen la siguiente afirmación (la desigualdad (A. 4) p. 58) :

Dado $x$, $\xi$ $\in \mathbb{R}^n$, $A \in \cal{S}(n)$ (espacio de simétrica $n \times n$ matrices) , para todos los $\varepsilon >0$, la de Cauchy-Schwarz desigualdad de los rendimientos

$$\langle Ax,x \rangle \leq \langle (A+\varepsilon A^2) \xi,\xi \rangle+\left(\frac{1}{\varepsilon} + \|A\|\right)|x-\xi|^2,$$

donde supongo que $\|A\|$ es el radio espectral de $A$.

He intentado, sin éxito, para probar esta desigualdad y agradecería un poco de ayuda.

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Grzenio Puntos 16802

Yo sólo publicar esta respuesta, ya que le preguntó cómo probar esto mediante el Cauchy–Schwarz desigualdad. Aquí está el mejor argumento que se me ocurrió (y no hay mucha diferencia a percusse del argumento, por supuesto).

Escribir $B = \varepsilon A$ y multiplica la desigualdad por $\varepsilon \gt 0$ conseguir $\DeclareMathOperator{\eps}{\varepsilon}$ $$\langle Bx,x \rangle \leq \langle (B+B^2)\xi,\xi \rangle + (1 + \|B\|)\, \|x - \xi\|^2.$$

Ahora estimación utilizando la simetría de la condición de $\langle Sy,z\rangle = \langle y, Sz\rangle = \langle Sz,y\rangle$ varias veces $$\begin{align*} \langle Bx, x\rangle &\leq \langle Bx, x\rangle + \|(1+B)\xi - x\|^2 \\ %&= %\langle Bx, x\rangle+ %\|(1+B)\xi\|^2-2\langle(1+B)\xi,x\rangle +\|x\|^2\\ &= \color{green}{\langle Bx, x\rangle}+ \color{red}{\langle (1+B)\xi,\xi\rangle}+ \color{blue}{\langle(1+B)\xi,B\xi\rangle}- \color{red}{2\langle(1+B)\xi,x\rangle}+\color{green}{\langle x,x\rangle} \\ &=\color{blue}{\langle(B+B^2)\xi,\xi\rangle}+ \color{red}{\langle(1+B)\xi,\xi-x\rangle}- \color{red}{\langle(1+B)\xi,x\rangle}+ \color{green}{\langle(1+B)x,x\rangle} \\ &=\langle(B+B^2)\xi,\xi\rangle+ \langle(1+B)(\xi-x),\xi\rangle -\langle(1+B)(\xi-x),x\rangle \\ &=\langle(B+B^2)\xi,\xi\rangle + \langle (1+B)(\xi-x),\xi-x\rangle. \end{align*}$$ Ahora estamos en posición de aplicar el Cauchy–Schwarz desigualdad: $$\langle(1+B)(\xi-x),\xi-x\rangle \leq \|(1+B)(\xi-x)\|\,\|\xi-x\|.$$ El uso de $\|(1+B)(\xi-x)\| \leq \|1+B\|\,\|\xi-x\| \leq (1+\|B\|)\|\xi-x\|$ por la definición del operador de la norma, obtenemos $$\langle Bx,x\rangle \leq \langle(B+B^2)\xi,\xi\rangle + (1+\|B\|)\,\|\xi-x\|^2,$$ como se desee.

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