Si a + b + c = 1, ¿cuál es el valor mínimo posible de (a + b) / (abc) si a, byc no son negativos?

Ok, después de modificar el enunciado del problema y poner la restricción de que ‘a’, ‘b’, ‘c’ no son negativos, es un problema mejor.

La respuesta es 16, que se logra cuando [matemáticas] a = b = \ frac {1} {4}, c = \ frac {1} {2} [/ matemáticas] .

Aquí es por qué:

En primer lugar, centrémonos en ‘a’ y ‘b’. podemos argumentar que para minimizar [math] \ frac {a + b} {abc} [/ math], ayb deben ser iguales. Porque si no son iguales, siempre podemos reducir nuestra fracción de interés (sin cambiar c) eligiendo [math] a_0 = b_0 = \ frac {a + b} {2} [/ math] que significaría: [math ] a = a_0 + \ epsilon, b = a_0 – \ epsilon [/ math]

Eso es porque:

[matemáticas] \ frac {a_0 + b_0} {a_0 * b_0 * c} = \ frac {a + b} {{a_0} ^ 2 * c} <\ frac {a + b} {({a_0} ^ 2 – \ epsilon ^ 2) * c} = \ frac {a + b} {abc}. [/ math]

Ahora que sabemos a = b, reescribamos nuestra fracción objetiva:

[matemáticas] \ frac {a + b} {abc} = \ frac {2a} {a ^ 2 (1-2a)} = \ frac {2} {a (1 – 2a)} [/ matemáticas]. donde [matemáticas] 0 <a <\ frac {1} {2} [/ matemáticas]

Minimizar arriba es equivalente a maximizar [matemáticas] a (1-2a) [/ matemáticas] donde [matemáticas] 0 <a <\ frac {1} {2}. [/ Matemáticas]

poniendo la derivada a cero:

[matemática] \ frac {d} {da} \ {a – 2a ^ 2 \} = 1- 4a = 0. [/ matemática] Significa que [matemática] a = \ frac {1} {4}. [/ matemática ]

Por lo tanto, [matemática] a = b = \ frac {1} {4}, c = \ frac {1} {2}. [/ Matemática]

En primer lugar, puedes eliminar fácilmente [math] c [/ math] y obtienes

[matemáticas] \ frac {a + b} {ab (1-ab)} [/ matemáticas]

Ahora, definamos [matemáticas] \ alpha [/ matemáticas] y [matemáticas] \ beta [/ matemáticas] como

[matemáticas] \ alpha = (a + b) [/ matemáticas]

[matemáticas] \ beta = ab. [/ matemáticas]

Entonces, como [matemáticas] a, b [/ matemáticas] será la solución de la ecuación [matemáticas] x ^ 2- \ alpha x + \ beta = 0 [/ matemáticas], sabemos que si y solo si [matemáticas] \ alpha ^ 2-4 \ beta> = 0 [/ math] se mantiene, [math] a [/ math] y [math] b [/ math] serán números reales.

Entonces, minimizamos

[matemáticas] \ frac {\ alpha} {\ beta (1- \ alpha)} = \ frac {1} {\ beta (1 / \ alpha-1)} [/ matemáticas]

bajo la condición

[matemáticas] \ alpha ^ 2-4 \ beta> = 0. [/ matemáticas]

Como puede ver fácilmente, el valor mínimo para esta fórmula no existe. Simplemente configure [math] \ alpha = 0.5 [/ math] y luego obtenemos

[matemáticas] \ frac {1} {\ beta}, [/ matemáticas]

lo que significa que podemos establecer el valor lo más bajo posible.

Por ejemplo, establezcamos [math] \ alpha [/ math] = 0.5, [math] \ beta [/ math] = – 0.00001, que sería a = 0.500001999992, b = -0.0000019999920000679516, c = 0.5. Entonces el valor es -1000000, y puede hacer que el valor sea tan pequeño como desee.

(EDITAR) Si pone una restricción adicional de que todos a, b, c no son negativos, las restricciones serán

[matemáticas] \ alpha ^ 2-4 \ beta> = 0 [/ matemáticas]

[matemáticas] 0 <\ alpha <1 [/ matemáticas]

[matemáticas] 0 <\ beta. [/ matemáticas]

Entonces, si quieres minimizar esto,

[matemáticas] \ frac {1} {\ beta (1 / \ alpha-1)} [/ matemáticas]

es equivalente a maximizar el denominador:

[matemáticas] \ beta (1 / \ alpha-1). [/ matemáticas]

Luego,

[matemáticas] \ beta (1 / \ alpha-1) <= \ alpha ^ 2/4 (1 / \ alpha-1) = \ alpha (1- \ alpha) / 4 [/ math]

(la igualdad se mantiene cuando [math] \ beta = \ alpha ^ 2/4 [/ math]) por lo tanto, el valor máximo sería cuando [math] \ alpha = 1/2, \ beta = 1/16. [/ math]

Por lo tanto, concluimos que cuando [matemáticas] a = 1/4, b = 1/4, c = 1/2 [/ matemáticas] obtenemos el valor mínimo, 16.

OK, ya que a, b, c no son negativos, vamos a hacerlo nuevamente

a + b + c = 1, c = 1-ab.

(a + b) / (abc) = (a + b) / (ab (1-ab))

Como queremos obtener un valor mínimo,

Infinito negativo

Lo que solo quieres es el valor mínimo posible, entonces la hipótesis a = 1, b = 1 / infinito, c = -1 / infinito negativo,

a + b + c = 1 todavía es válido, pero (a + b) / (abc) sería infinito negativo

podría ir tan bajo como quiera con a y b siendo números negativos siempre que

c = | a + b | +1

entonces digamos

a = -1000

podrías bajar pero por simplicidad usemos esto

a = -1000

b = -2000

entonces podemos decir que

c = | -1000 + -2000 | +1

c = | -3000 | +1

c = 3000 + 1

c = 3001

-1000 + -2000 + 3001 = 1

así que en resumen

a <0

b <0

a + b + c = 1

c = | a + b | +1