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关于利用AM≥GM求$c=\frac{16x}{y}+\frac{49y}{x}$取值范围的疑问

关于利用AM≥GM求$c=\frac{16x}{y}+\frac{49y}{x}$取值范围的疑问

嘿,我来帮你把这个点捋明白!你用AM≥GM算出$c \geq 56$完全没问题,但那只是当$\frac{16x}{y}$和$\frac{49y}{x}$都是正数时的结论——咱们还得考虑这两个项为负数的情况呀!

首先得记住,AM≥GM的核心前提是:所有参与运算的数必须是非负数。那如果$\frac{16x}{y}$和$\frac{49y}{x}$都是负数(也就是x和y异号的时候),这时候直接用AM≥GM就不适用了,但咱们可以换个思路:把负号提出来,让里面的数变成正数。

具体操作一下:

  • 设$a = -\frac{16x}{y}$,$b = -\frac{49y}{x}$,这时候a和b都是正数,满足AM≥GM的条件。
  • 对a、b应用AM≥GM:$\frac{a + b}{2} \geq \sqrt{ab}$
  • 把a和b代回去:$\frac{(-\frac{16x}{y}) + (-\frac{49y}{x})}{2} \geq \sqrt{(-\frac{16x}{y})(-\frac{49y}{x})}$
  • 先算右边:根号里的负负得正,$\frac{16x}{y} \times \frac{49y}{x} = 16×49=784$,开根号后是28。
  • 左边化简就是$\frac{ -(\frac{16x}{y} + \frac{49y}{x}) }{2} = \frac{-c}{2}$

把两边代入不等式后就得到:$\frac{-c}{2} \geq 28$
两边乘2:$-c \geq 56$
最后两边乘-1(注意不等号方向要反转):$c \leq -56$

另外再补充一下等号成立的条件:

  • 当$c \geq 56$时,等号成立当且仅当$\frac{16x}{y} = \frac{49y}{x}$,也就是$4x=7y$(此时x和y同号);
  • 当$c \leq -56$时,等号成立当且仅当$-\frac{16x}{y} = -\frac{49y}{x}$,也就是$4x=-7y$(此时x和y异号)。

这样一来,c的完整取值范围就是$c \leq -56$或$c \geq 56$啦!

备注:内容来源于stack exchange,提问作者Ganit

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