数学におけるシャピロの不等式(シャピロのふとうしき、英: Shapiro inequality)、またはシャピロの巡回不等式とは、ハロルド・S・シャピロ(英語版)によって1954年に提案された不等式である。
内容
を自然数、
を非負の実数で、

であるとする。ただし、
とする。このとき、
が
以下の偶数
が
以下の奇数
のいずれかであれば、次の不等式が成り立つ。

より大きな
に対しては不等式は成り立たないが、厳密な下限
が存在する。ここで
。
重要なケース
の最初の証明は Godunova と Levin によって1976年に、もう一方の
の最初の証明は Troesch によって1989年に、それぞれ数値計算に依った方法で与えられた。2002年、P.J. Bushell と J.B. McLeod は
のときの解析的な証明を発表した。
の値は1971年にウラジーミル・ドリンフェルト(1990年のフィールズ賞受賞者)によって求められた。特に、ドリンフェルトは下限となる
が
で与えられることを示した。ここで
は関数
と
の関数的凸包である。(つまり、
のグラフの上側の部分は、
と
のグラフの上側部分の合併の凸包になっている)。
左辺の、内部での極小値は常に
となることが1968年 Pedro Nowosad により証明された。
より大きな n に対する反例
最初の反例は、Lighthill によって1956年に発見された、
に対するものである:

- (ここで
は 0 に極めて近いとする。)
このとき不等式の左辺は
となり、
が十分小さければ 10 より小さくなる。
次の反例は
に対するもので、1985年 Troesch により与えられた:

また、
に対して次の反例がある:

n が小さなときの証明


- より自明である。

- この場合をネスビットの不等式といい、様々な証明が知られている。
- 正の数 a に対して、相加平均と相乗平均の不等式から、

- よって、
とおくと

- ゆえに
。

- 正の数 a, b に対して、相加平均と調和平均の不等式から、

- また、正の数 a, b, c, d に対して、相加平均と相乗平均の不等式から、
![{\displaystyle {\frac {b}{a}}+{\frac {c}{b}}+{\frac {d}{c}}+{\frac {a}{d}}\geq 4{\sqrt[{4}]{{\frac {b}{a}}{\frac {c}{b}}{\frac {d}{c}}{\frac {a}{d}}}}=4}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ee0ad256b5fba83b34c8b6f420b6f9f3f0145da5)
- ここで
とおくと

- ゆえに
。