Question Number 150963 by EDWIN88 last updated on 17/Aug/21
$${Given}\:{x}\:,{y}\:{real}\:{number}\:{such}\:{that} \\ $$$$\:\mathrm{0}<\frac{{y}}{{x}}<\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}.\:{Find}\:{minimum}\:{value} \\ $$$${of}\:\frac{\mathrm{2}{y}}{{x}−{y}}\:+\frac{\mathrm{3}{x}}{{x}+\mathrm{2}{y}}\:.\: \\ $$
Answered by john_santu last updated on 17/Aug/21
$$\:\mathrm{let}\:\frac{\mathrm{y}}{\mathrm{x}}\:=\:\mathrm{t}\:\Rightarrow\mathrm{f}\left(\mathrm{t}\right)=\frac{\mathrm{2t}}{\mathrm{1}−\mathrm{t}}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{1}+\mathrm{2t}}\: \\ $$$$\mathrm{where}\:\mathrm{0}<\mathrm{t}<\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}. \\ $$$$\mathrm{taking}\:\mathrm{derivative}\:\mathrm{of}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{t}\right) \\ $$$$\mathrm{f}\:'\left(\mathrm{t}\right)=\frac{\mathrm{2}}{\left(\mathrm{1}−\mathrm{t}\right)^{\mathrm{2}} }−\frac{\mathrm{6}}{\left(\mathrm{1}+\mathrm{2t}\right)^{\mathrm{2}} }\:=\:\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\left(\mathrm{1}+\mathrm{2t}\right)^{\mathrm{2}} =\mathrm{3}\left(\mathrm{1}−\mathrm{t}\right)^{\mathrm{2}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{4t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4t}+\mathrm{1}=\mathrm{3}−\mathrm{6t}+\mathrm{3t}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{t}^{\mathrm{2}} +\mathrm{10t}−\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\left(\mathrm{t}+\mathrm{5}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{27}=\mathrm{0}\:\Rightarrow\mathrm{t}=−\mathrm{5}\pm\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}} \\ $$$$\mathrm{f}\left(\mathrm{t}\right)_{\mathrm{min}} \:\mathrm{when}\:\mathrm{t}=−\mathrm{5}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}} \\ $$$$\mathrm{so}\:\mathrm{min}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{t}\right)=\frac{\mathrm{2}\left(−\mathrm{5}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}\right)}{\mathrm{1}−\left(−\mathrm{5}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}\right)}+\frac{\mathrm{3}}{\mathrm{1}+\mathrm{2}\left(−\mathrm{5}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}\right)} \\ $$$$\mathrm{min}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{t}\right)=\frac{\mathrm{6}\sqrt{\mathrm{3}}−\mathrm{10}}{\mathrm{6}−\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}}+\frac{\mathrm{1}}{\:\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}−\mathrm{3}} \\ $$$$\mathrm{min}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{t}\right)=\:\frac{\left(\mathrm{6}\sqrt{\mathrm{3}}−\mathrm{10}\right)\left(\mathrm{6}+\mathrm{3}\sqrt{\mathrm{3}}\right)}{\mathrm{9}}+\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}+\mathrm{3}}{\mathrm{3}} \\ $$$$\mathrm{min}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{t}\right)=\frac{\mathrm{6}\sqrt{\mathrm{3}}\:−\mathrm{6}}{\mathrm{9}}+\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}+\mathrm{3}}{\mathrm{3}} \\ $$$$\mathrm{min}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{t}\right)=\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}−\mathrm{2}}{\mathrm{3}}+\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{3}}+\mathrm{3}}{\mathrm{3}}\:=\frac{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{3}}+\mathrm{1}}{\mathrm{3}} \\ $$$$ \\ $$