南开大学近年的数学考研题中有这样一个积分不等式证明题:设 
  在 
  上连续可微,且 
 ,试证:
 . (1)
这个数学证明题有一定困难,一是不等式的右边是一个具体的数字,而不是一个数学式子,提供的解题思路很少。二是条件与结论中涉及的三个被积函数 
 ,
  及 
  之间有什么关系需要弄清楚。因此其证明有较大难度。下面给出一种利用重积分的证明方法,并在此基础给出多种形式的推广。
式(1)的证明:设 
 ,利用分部积分法,有
 ,
两边同时积分,得
 ,
交换积分次序,并根据已知条件,有
 ,
又因为由已知条件,有
 ,
据此并利用Hölder不等式(见 [1] ),有
 ,
利用Beta函数与Gamma函数(见 [2] )的定义与性质,有
 ,
所以
 ,
从而(1)式成立。
下面我们利用此证明方法,给出几种推广。
命题1 设 
  在 
  上连续可微, 
 ,且 
 ,则有
 .
证明:由前述证明,可得
 ,
利用Hölder不等式,有
 ,
所以
 ,
又因为
 
于是
 .
注:当 
  时,便得到式(1)。
命题2 设 
  在 
  上有 
  阶连续导数, 
 ,
 ,
 ,且
 ,
 .
则有
 .
证明:利用分部积分法,有
 
两边同时积分并利用已知条件,得到
 
又因为
 ,
所以有
 
于是
 .
注:当 
 ,
  时,则可得到式(1)。
命题3 设 
  在 
  上有 
  阶连续导数, 
 ,且
 ,
 ,
 
则有
 .
证明:仿命题2的证明,可得
 ,
利用涉及多个函数的Hölder不等式(见 [1] ),有
 
于是得到
 .