已知a>0,b>0,用均值不等式求解((b+2)^2)/a+((a+2)^2)/b的最小值
时间: 2023-06-25 19:03:52 浏览: 164
不等式求解
根据均值不等式,对于任意的正实数 $x_1,x_2,\cdots,x_n$,有:
$$
\frac{x_1+x_2+\cdots+x_n}{n}\geqslant\sqrt[n]{x_1x_2\cdots x_n}
$$
取 $n=2$,得到:
$$
\frac{x_1+x_2}{2}\geqslant\sqrt{x_1x_2}
$$
移项得到:
$$
\frac{x_1}{2}+\frac{x_2}{2}\geqslant\sqrt{x_1x_2}
$$
对于题目中的式子,我们可以将其拆分为两个部分:
$$
\frac{(b+2)^2}{a}+\frac{(a+2)^2}{b}=\frac{b^2}{a}+\frac{4b}{a}+4a+\frac{a^2}{b}+\frac{4a}{b}+4b
$$
对于第一项 $\frac{b^2}{a}+\frac{4b}{a}$ 和第四项 $\frac{a^2}{b}+\frac{4a}{b}$,我们可以使用均值不等式来处理,即:
$$
\frac{b^2}{a}+\frac{4b}{a}\geqslant 2\sqrt{\frac{b^2}{a}\cdot\frac{4b}{a}}=4\sqrt{b}
$$
$$
\frac{a^2}{b}+\frac{4a}{b}\geqslant 2\sqrt{\frac{a^2}{b}\cdot\frac{4a}{b}}=4\sqrt{a}
$$
将这两个不等式代入原式,得到:
$$
\frac{(b+2)^2}{a}+\frac{(a+2)^2}{b}\geqslant 4\sqrt{b}+4a+4\sqrt{a}+4b
$$
再次使用均值不等式,将 $4\sqrt{b}$ 和 $4\sqrt{a}$ 相加:
$$
\frac{4\sqrt{b}+4\sqrt{a}}{2}\geqslant \sqrt{4\sqrt{b}\cdot 4\sqrt{a}}=4\sqrt[4]{ab}
$$
将其代入上式,得到:
$$
\frac{(b+2)^2}{a}+\frac{(a+2)^2}{b}\geqslant 4\sqrt[4]{ab}+4a+4b
$$
我们知道,$a$ 和 $b$ 都是正实数,所以 $4\sqrt[4]{ab}+4a+4b$ 最小值为 $12\sqrt[3]{ab}$,即:
$$
\frac{(b+2)^2}{a}+\frac{(a+2)^2}{b}\geqslant 12\sqrt[3]{ab}
$$
因此,原式的最小值为 $12\sqrt[3]{ab}$。
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