質問<1183>
「「最小値」」
日付 2003/4/24
質問者 kkk


x,yがx>0,y>0,x+y=1を満たすとき
(1)
1/xyがとりうる値の最小値をもとめよ
(2)
(1+1/x)(1+1/y)がとりうる値の最小値をもとめよ

お便り
日付 2003/4/25
回答者 phaos


(1)
x > 0, y > 0, x + y = 1 より
0 < x = 1 - y < 1 即ち 0 < x  < 1.
ここで
1/(xy) = 1/(x(1 - x))
ところで
x(1 - x) = -x^2 + x = -(x^2 - x) 
 = -((x - 1/2)^2 - 1/4)
 = -(x - 1/2)^2 + 1/4.
0 < x < 1 で最大値は 1/4 (x = 1/2). 従って
1/(xy) ≧ 4.
[相加平均と相乗平均の関係から
1 = x + y ≧ 2\(\sqrt{\quad}\)(xy)
だから 1/\(\sqrt{\quad}\)(xy) ≧ 2.
辺々自乗すれば同じ結果を得る]

(2)
(1 + 1/x)(1 + 1/y)
= (x + 1)(y + 1)/(xy)
= (xy + x + y + 1)/(xy)
= (xy + 2)/(xy)
= 1 + 2/(xy) ≧ 1 + 2×4 = 9.

お便り
日付 2003/4/25
回答者 juin


(1)
0<\(\sqrt{\quad}\)xy≦(x+y)/2=1/2だから、
0<xy≦1/4である。
1/(xy)≧4  だから、x=y=1/2のとき、最小値4となる。

(2)
(1+1/x)(1+1/y)=1+1/x+1/y+1/(xy)
=1+(x+y)/(xy)+1/(xy)=1+2/(xy)
(1)より、1+2/(xy)≧9 だから、x=y=1/2のとき、最小値9となる。

お便り
日付 2003/4/26
回答者 通りすがり


差し出がましいようですが、1日たってもレスがついてなかったもので。
(1)
相加平均≧相乗平均より
x+y≧2\(\sqrt{\quad}\)(xy)
条件より 1≧2\(\sqrt{\quad}\)(xy)
両辺を2乗して 1≧4xy
ここでx≠0,y≠0よりxy≠0なので両辺をxyで割って
1/(xy)≧4……(答)

(2)
1+1/x≧2\(\sqrt{\quad}\)(1/x)……(I)
1+1/y≧2\(\sqrt{\quad}\)(1/y)……(II)
(I)*(II)より
(1+1/x)(1+1/y)≧4\(\sqrt{\quad}\)(1/xy)
(1)の結果より
\(\sqrt{\quad}\)(1/xy)≧2
よって
(1+1/x)(1+1/y)≧8……(答)