Question Number 110669 by Aina Samuel Temidayo last updated on 30/Aug/20
$$\mathrm{Given}\:\mathrm{that}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{x}\right)=\left(\mathrm{3}+\mathrm{2x}\right)^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{4}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{4}} \:\mathrm{on} \\ $$$$\mathrm{the}\:\mathrm{interval}\:−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}<\mathrm{x}<\mathrm{4}.\:\mathrm{Find}\:\mathrm{the} \\ $$$$\left(\mathrm{a}\right)\:\mathrm{Maximum}\:\mathrm{value}\:\mathrm{of}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{x}\right) \\ $$$$\left(\mathrm{b}\right)\:\mathrm{The}\:\mathrm{value}\:\mathrm{of}\:\mathrm{x}\:\mathrm{that}\:\mathrm{gives}\:\mathrm{the} \\ $$$$\mathrm{maximum}\:\mathrm{in}\:\left(\mathrm{a}\right) \\ $$
Commented by Her_Majesty last updated on 30/Aug/20
$$\left(\mathrm{3}+\mathrm{2}{x}\right)^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{4}−{x}^{\mathrm{4}} \right)\:{or}\:{rather}\:\left(\mathrm{3}+\mathrm{2}{x}\right)^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{4}−{x}\right)^{\mathrm{4}} ? \\ $$
Commented by Aina Samuel Temidayo last updated on 30/Aug/20
$$\mathrm{You}\:\mathrm{are}\:\mathrm{correct}.\:\mathrm{I}\:\mathrm{have}\:\mathrm{changed}\:\mathrm{it}. \\ $$$$\mathrm{Thanks}. \\ $$
Answered by Her_Majesty last updated on 30/Aug/20
$${f}'\left({x}\right)=\mathrm{6}\left(\mathrm{3}+\mathrm{2}{x}\right)^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{4}−{x}\right)^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}\left(\mathrm{4}−{x}\right)^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{3}+\mathrm{2}{x}\right)^{\mathrm{3}} = \\ $$$$=\mathrm{2}\left(\mathrm{3}+\mathrm{2}{x}\right)^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{4}−{x}\right)^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{3}\left(\mathrm{4}−{x}\right)−\mathrm{2}\left(\mathrm{3}+\mathrm{2}{x}\right)\right)= \\ $$$$=\mathrm{2}\left(\mathrm{3}+\mathrm{2}{x}\right)^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{4}−{x}\right)^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{6}−\mathrm{7}{x}\right) \\ $$$${f}'\left({x}\right)=\mathrm{0}\:\Rightarrow\:{x}_{\mathrm{1},\mathrm{2}} =−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\wedge{x}_{\mathrm{3},\mathrm{4},\mathrm{5}} =\mathrm{4}\wedge{x}_{\mathrm{6}} =\frac{\mathrm{6}}{\mathrm{7}} \\ $$$${now}\:{obviously}\:{f}\left(−\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{2}}\right)={f}\left(\mathrm{4}\right)=\mathrm{0}\:{but} \\ $$$${f}\left(\frac{\mathrm{6}}{\mathrm{7}}\right)=\frac{\mathrm{2}^{\mathrm{4}} \mathrm{3}^{\mathrm{3}} \mathrm{11}^{\mathrm{7}} }{\mathrm{7}^{\mathrm{7}} }=\frac{\mathrm{8418457872}}{\mathrm{823543}}\approx\mathrm{10222}.\mathrm{2} \\ $$
Answered by 1549442205PVT last updated on 30/Aug/20
$$ \\ $$$$\mathrm{Apply}\:\mathrm{Cauchy}'\mathrm{s}\:\mathrm{inequality}\:\mathrm{we}\:\mathrm{have} \\ $$$$\left(\mathrm{3}+\mathrm{2x}\right)^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{4}−\mathrm{x}\right)^{\mathrm{4}} =\frac{\left(\mathrm{3}+\mathrm{2x}\right)^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{6}−\mathrm{1}.\mathrm{5x}\right)^{\mathrm{4}} }{\mathrm{1}.\mathrm{5}^{\mathrm{4}} }\left(\mathrm{1}\right) \\ $$$$\mathrm{Apply}\:\mathrm{Cauchy}'\mathrm{s}\:\mathrm{inequality}\:\mathrm{we}\:\mathrm{have} \\ $$$$\mathrm{7}\:^{\mathrm{7}} \sqrt{\left(\mathrm{3}+\mathrm{2x}\right)\left(\mathrm{3}+\mathrm{2x}\right)\left(\mathrm{3}+\mathrm{2x}\right)\left(\mathrm{6}−\mathrm{1}.\mathrm{5x}\right)\left(\mathrm{6}−\mathrm{1}.\mathrm{5x}\right)\left(\mathrm{7}−\mathrm{1}.\mathrm{5x}\right)\left(\mathrm{6}−\mathrm{1}.\mathrm{5x}\right)} \\ $$$$\leqslant\left(\mathrm{3}+\mathrm{2x}\right)+\left(\mathrm{3}+\mathrm{2x}\right)+\left(\mathrm{3}+\mathrm{2x}\right)+\left(\mathrm{6}−\mathrm{1}.\mathrm{5x}\right)+\left(\mathrm{6}−\mathrm{1}.\mathrm{5x}\right)+\left(\mathrm{7}−\mathrm{1}.\mathrm{5x}\right)+\left(\mathrm{6}−\mathrm{1}.\mathrm{5x}\right) \\ $$$$=\mathrm{33}\:\left(\mathrm{2}\right) \\ $$$$\Rightarrow\left(\mathrm{3}+\mathrm{2x}\right)^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{6}−\mathrm{1}.\mathrm{5x}\right)^{\mathrm{4}} \leqslant\left(\frac{\mathrm{33}}{\mathrm{7}}\right)^{\mathrm{7}} \\ $$$$\frac{\left(\mathrm{3}+\mathrm{2x}\right)^{\mathrm{3}} \left(\mathrm{6}−\mathrm{1}.\mathrm{5x}\right)^{\mathrm{4}} }{\mathrm{1}.\mathrm{5}^{\mathrm{4}} }\leqslant\frac{\mathrm{33}^{\mathrm{7}} }{\mathrm{7}^{\mathrm{7}} .\mathrm{1}.\mathrm{5}^{\mathrm{4}} } \\ $$$$\mathrm{The}\:\mathrm{equality}\:\mathrm{ocurrs}\:\mathrm{if}\:\mathrm{and}\:\mathrm{only}\:\mathrm{if}\: \\ $$$$\mathrm{3}+\mathrm{2x}=\mathrm{6}−\mathrm{1}.\mathrm{5x}\Leftrightarrow\mathrm{3}.\mathrm{5x}=\mathrm{3}\Leftrightarrow\mathrm{x}=\frac{\mathrm{6}}{\mathrm{7}} \\ $$$$\mathrm{Thus}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{x}\right)\:\mathrm{has}\:\mathrm{greatest}\:\mathrm{value}\:\mathrm{equal}\:\mathrm{to} \\ $$$$\frac{\mathrm{33}^{\mathrm{7}} }{\mathrm{7}^{\mathrm{7}} .\mathrm{1}.\mathrm{5}^{\mathrm{4}} }\:\mathrm{when}\:\mathrm{x}=\frac{\mathrm{6}}{\mathrm{7}} \\ $$
Commented by Aina Samuel Temidayo last updated on 30/Aug/20
$$\mathrm{Yes}.\:\mathrm{Both}\:\mathrm{are}\:\mathrm{correct}. \\ $$