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不等式の証明の計算問題

相加相乗平均の関係から2√(ab)の値を求める

この単元のポイント

公式と考え方

正の数 aa,bb について,a+b2≧ab\dfrac{a+b}{2}\geqq\sqrt{ab} が成り立ちます(相加平均と相乗平均の関係)。等号は,a=ba=b のときです。

  • a>0a>0,b>0b>0 のとき,a+b≧2aba+b\geqq 2\sqrt{ab} です。
  • 和が一定なら積の最大値,積が一定なら和の最小値を求めるのに使えます。
  • 等号が成り立つ条件(a=ba=b)が実現できるか,必ず確かめます。
例題と解き方

x>0x>0 のとき,x+4xx+\dfrac{4}{x} の最小値を求めなさい。

  1. 相加平均と相乗平均の関係から,x+4x≧2x⋅4x=24=4x+\dfrac{4}{x}\geqq 2\sqrt{x\cdot\dfrac{4}{x}}=2\sqrt{4}=4 です。
  2. 等号は x=4xx=\dfrac{4}{x},すなわち x=2x=2 のときで,最小値は 44 です。
よくある間違い
  • aa,bb が正の数かどうかを確かめずに,使ってしまう。
  • 等号成立の条件を確かめず,最小値を答えてしまう。

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