Leolvashatjuk az egyenlőség esetét is: a=b=c. Az sorozat határértéke [ szerkesztés] Megmutatjuk, hogy. Valóban, hiszen a számtani és mértani közepek közötti egyenlőtlenség alapján Az sorozat korlátos és szigorúan monoton növekedő [ szerkesztés] Megmutatjuk, hogy. Valóban, a számtani és mértani közepek közötti egyenlőtlenség alapján Ebből -edikre emelés és rendezés után adódik a felső korlát. A szigorúan monoton növekedéshez azt kell igazolni, hogy. A számtani és mértani közepek közötti egyenlőtlenség alapján Egyenlőség pedig nem állhat fenn. Hasonlóan igazolható, hogy is korlátos és szigorúan monoton növekedő, ahol tetszőleges valós szám. Azonos kerületű háromszögek [ szerkesztés] Azonos kerületű háromszögek között a szabályos háromszög területe a legnagyobb. Egy oldalú háromszög félkerülete legyen. A Héron-képlet szerint a háromszög területe vagyis az függvényt kell maximalizálnunk rögzített mellett. A számtani és mértani közepek közötti egyenlőtlenség alapján Egyenlőség pontosan akkor teljesül, ha.
A számtani és mértani közép közötti egyenlőtlenség egy matematikai tétel, amely szerint nemnegatív valós számok számtani középértéke nem lehet kisebb, mint a számok mértani középértéke; egyenlőség is csak akkor állhat fenn, ha a szóban forgó számok megegyeznek. A tétel megfogalmazása [ szerkesztés] Bármely nemnegatív valós számok esetén és egyenlőség csak abban az esetben áll fenn, ha. A tétel bizonyításai [ szerkesztés] Az n = 2 eset bizonyításai [ szerkesztés] Algebrai bizonyítás Ekvivalens átalakításokkal ami mindig teljesül. Geometriai bizonyítás Az egymás mögé illesztett és hosszúságú szakaszok, mint átmérő fölé, rajzoljunk félkörívet! Ennek sugara a két szám számtani közepe lesz. A két szám mértani közepének megfelel a szakaszok érintkezési pontjába állított és a körívig húzott merőlegesnek a hossza. Az ábráról leolvasható, hogy az utóbbi csak abban az esetben éri el a sugár hosszát, ha. Bizonyítások teljes indukcióval [ szerkesztés] 1. bizonyítás a. ) A tételt esetre már bizonyítottuk.
Ezek egyenlőségéből rendezés után x-re egy hiányos másodfokú egyenletet kapunk, melynek megoldásai a 4 és a –4. Mivel 2 és 8 közötti számot keresünk, csak a 4 a feladat megoldása. Ez valóban a 2 kétszerese és a 8 egyketted része. Ha az előző példában a 2 és a 8 helyére a-t és b-t írunk, akkor x-re a $\sqrt {a \cdot b} $ (ejtsd: gyök alatt a-szor b) kifejezést kapjuk. Az így számolt közepet mértani vagy geometriai középnek nevezzük. Két nemnegatív szám mértani közepe alatt a két szám szorzatának négyzetgyökét értjük, és G-vel (ejtsd: nagy g-vel) jelöljük. Definiálhatjuk tetszőleges számú nemnegatív szám mértani közepét is. Ekkor a számok szorzatának vesszük annyiadik gyökét, ahány számot összeszoroztunk. A 2 és a 8 kétféle közepét kétféleképpen számítottuk ki, és eltérő eredményre is jutottunk. Hogy jobban érzékelhessük a különbséget, számoljuk ki a számtani és mértani közepeket az 1; 9, a 2; 8, a 3; 7 és a 4; 6 számpárok esetén. A számtani középre mind a négy esetben 5-öt kapunk, a mértani közepek viszont különböznek egymástól.
Ezt az eljárást véges sokszor ismételve egy olyan számsorozathoz jutunk, aminek minden eleme. Legyen ez a -ik sorozat: Fent beláttuk, hogy a mértani középértékek monoton növekvő sorozatot alkotnak: Ebből következik: Tehát, és figyelembevételével kijelenthetjük, hogy Az egyenlőség pontosan akkor teljesül, ha az összes szám megegyezik.. A tétel fontosabb alkalmazásai Pozitív valós szám és reciprokának összege nem kisebb 2-nél A tétel segítségével bebizonyítható, hogy ha, akkor. Ugyanis egyenlőtlenség a tétel miatt igaz, hiszen a bal oldalon és számtani, míg a jobb oldalon a mértani közepük van. A jobb oldalon a gyök alatt 1 van, és mivel, ezért, és 2-vel szorozva. QED A rendezési egyenlőtlenség helyettesítése több feladat megoldásában Ebben a példában az egyenlőtlenség a rendezési egyenlőtlenséget helyettesíti: Igazoljuk, hogy (a, b, c poz. valós számok). Bizonyítás:. A változók ciklikus permutálásával kapott három egyenlőtlenséget összeadva adódik az igazolandó. Leolvashatjuk az egyenlőség esetét is: a=b=c.