Math Problem Statement

a+b=1,a>0,b>0,求(a+1/a)*(b+1/b)最小值

Solution

我们给定条件是 a+b=1a + b = 1,且 a>0a > 0b>0b > 0,要求我们求解表达式 (a+1a)(b+1b)\left(a + \frac{1}{a}\right)\left(b + \frac{1}{b}\right) 的最小值。

解决步骤:

  1. 代入 b=1ab = 1 - a: 由于 a+b=1a + b = 1,我们可以代入 b=1ab = 1 - a 来简化问题。

  2. 表达式转化: 原式 (a+1a)(b+1b)\left(a + \frac{1}{a}\right)\left(b + \frac{1}{b}\right) 就变成了: (a+1a)(1a+11a)\left(a + \frac{1}{a}\right)\left(1 - a + \frac{1}{1 - a}\right) 这是一个涉及 aa 的复杂表达式,我们可以通过求导或使用其他方法来进一步化简。

  3. 尝试对称性: 由于 a+b=1a + b = 1a>0,b>0a > 0, b > 0,可以假设 a=ba = b 以简化问题,因为这样有助于找到对称的解。

  4. 代入 a=ba = b: 如果 a=ba = b,那么 a=b=12a = b = \frac{1}{2}。代入这个值到原式: (12+112)2=(12+2)2=(2.5)2=6.25\left( \frac{1}{2} + \frac{1}{\frac{1}{2}} \right)^2 = \left( \frac{1}{2} + 2 \right)^2 = \left( 2.5 \right)^2 = 6.25

    因此,(a+1a)(b+1b)\left(a + \frac{1}{a}\right)\left(b + \frac{1}{b}\right) 的最小值是 6.25

结论:

a=b=12a = b = \frac{1}{2} 时,表达式 (a+1a)(b+1b)\left(a + \frac{1}{a}\right)\left(b + \frac{1}{b}\right) 的最小值为 6.25。


想进一步了解吗?

  1. 为什么我们考虑假设 a=ba = b 来简化问题?
  2. 如何通过求导来求解该问题?
  3. 这个最小值是如何确定的?是不是通过其他方法也可以得出相同的结论?
  4. 如果没有对称性条件,是否能得出同样的最小值?
  5. 这个问题的结果与其他类似的优化问题有什么关联?

数学小贴士: 对于包含对称条件的优化问题(如 a+b=1a + b = 1),尝试假设对称解(即 a=ba = b)有时可以大大简化计算,特别是在使用对称性质的情形下。

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Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Algebra
Optimization
Symmetry
Derivatives

Formulas

a + b = 1
a + 1/a
b + 1/b

Theorems

Optimization using symmetry
Minimum value of a product

Suitable Grade Level

Grades 11-12