题目内容

已知a,b,x,y均为正数,且a≠b.
(Ⅰ)求证:(
a2
x
+
b2
y
)(x+y)≥(a+b)2,并指出“=”成立的条件;
(Ⅱ)求函数f(x)=
3
x2
+
9
1-3x2
(0<x<
1
3
)的最小值,并指出取最小值时x的值.
(Ⅰ)∵(
a2
x
+
b2
y
)(x+y)=a2+
ya2
x
+
xb2
y
+b2=a2+b2+(
ya2
x
+
xb2
y

≥a2+b2+2
ya2
x
xb2
y
=a2+b2+ab=(a+b)2,当且仅当ay=bx时取等号.

(II)∵f(x)=
3
x2
+
9
1-3x2
=
9
3x2
+
9
1-3x2
=(
9
3x2
+
9
1-3x2
)(3x2+1-3x2
由(I)知,上式≥(3+3)2=36,当且仅当3x2=1-3x2即x2=
1
6
时等号成立,
∴函数f(x)=
3
x2
+
9
1-3x2
(0<x<
1
3
)的最小值36,取最小值时x的值为
6
6
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