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数学
题目

已知x,y都是正数,且x≠y,求证:(1)(x)/(y)+(y)/(x)>2;(2)(2xy)/(x+y)<sqrt(xy).

已知x,y都是正数,且x≠y,求证:
(1)$\frac{x}{y}+\frac{y}{x}$>2;
(2)$\frac{2xy}{x+y}$$<\sqrt{xy}$.

题目解答

答案

证明:(1)x,y都是正数,且x≠y,$\frac{x}{y}+\frac{y}{x}$=$\frac{{x}^{2}+{y}^{2}}{xy}$≥$\frac{2xy}{xy}$=2,当且仅当x=y时,等号成立.因为x≠y,
所以$\frac{x}{y}+\frac{y}{x}$>2;
(2)x,y都是正数,且x≠y,$\frac{2xy}{x+y}$=$\frac{2\sqrt{xy}•\sqrt{xy}}{x+y}$≤$\frac{\sqrt{xy}(x+y)}{x+y}$=$\sqrt{xy}$,当且仅当x=y是等号成立,
因为x≠y,
所以$\frac{2xy}{x+y}$$<\sqrt{xy}$.

解析

考查要点:
本题主要考查不等式的基本性质及均值不等式(如算术-几何均值不等式)的应用,同时需要理解等号成立条件对结论的影响。

解题思路:

  1. 第(1)题:通过通分将表达式变形,利用平方非负性或基本不等式证明,注意排除等号成立的情况。
  2. 第(2)题:将不等式两边平方后比较,或利用调和平均与几何平均的关系,结合均值不等式推导。

破题关键:

  • 第(1)题的关键是将$\frac{x}{y}+\frac{y}{x}$转化为$\frac{x^2 + y^2}{xy}$,并应用$x^2 + y^2 \geq 2xy$。
  • 第(2)题的关键是通过均值不等式比较$\frac{2xy}{x+y}$与$\sqrt{xy}$,注意$x \neq y$时等号不成立。

第(1)题

通分变形

将$\frac{x}{y} + \frac{y}{x}$通分得:
$\frac{x^2 + y^2}{xy}$

应用基本不等式

根据平方非负性,$x^2 + y^2 \geq 2xy$(当且仅当$x = y$时等号成立)。
代入得:
$\frac{x^2 + y^2}{xy} \geq \frac{2xy}{xy} = 2$

排除等号成立

由于$x \neq y$,等号不成立,因此:
$\frac{x}{y} + \frac{y}{x} > 2$

第(2)题

均值不等式应用

根据算术-几何均值不等式,$x + y \geq 2\sqrt{xy}$(当且仅当$x = y$时等号成立)。
两边取倒数得:
$\frac{1}{x + y} \leq \frac{1}{2\sqrt{xy}}$

代入目标表达式

将不等式两边乘以$2xy$:
$\frac{2xy}{x + y} \leq \frac{2xy}{2\sqrt{xy}} = \sqrt{xy}$

排除等号成立

由于$x \neq y$,等号不成立,因此:
$\frac{2xy}{x + y} < \sqrt{xy}$

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