代数 含解答

难倒很多人的最值问题,其实很简单

正文文字 71 字公式 17 处

题目(来源:难倒很多人的最值问题2)

已知k为正常数,a,b为正实数,若a+k^(2)b=a^(2)b^(3),求(1)/(a)+(1)/(2k^(2)b)的最小值.

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解答:

对条件式进行变形:

公式:\begin{aligned} &a+k^2b=a^2b^3\\ \iff&\frac{k^2}{a}+\frac{1}{b}=ab^2\\ \iff&\frac{k\sqrt{k}}{a}+\frac{1}{\sqrt{k}b}=\frac{a}{k\sqrt{k}}\cdot(\sqrt{k}b)^2 \end{aligned}

设x=(k√(k))/(a),y=(1)/(√(k)b),则条件变为

公式:x+y=\frac{1}{x}\cdot\frac{1}{y^2}\iff x^2y^2+xy^3=1

待求最小值式

(1)/(a)+(1)/(2k^(2)b)=(1)/(k√(k))(x+(y)/(2))

由

公式:\begin{aligned} &\left(x+\frac{y}{2}\right)^4-(x^2y^2+xy^3)\\ =&\frac{(4x^2+4xy-y^2)^2}{16}\ge 0 \end{aligned}

知

公式:\frac{1}{a}+\frac{1}{2k^2b}=\frac{1}{k\sqrt{k}}\left(x+\frac{y}{2}\right)\ge\frac{1}{k\sqrt{k}}

当且仅当x=(2−√(2))/(2),y=√(2),即a=(2+√(2))k√(k),b=(1)/(√(2k))时,等号成立,故(1)/(a)+(1)/(2k^(2)b)的最小值为(1)/(k√(k)).

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