Question Number 16179 by Tinkutara last updated on 24/Jun/17
$$\mathrm{If}\:{a}\:>\:\mathrm{0},\:{b}\:>\:\mathrm{0}\:\mathrm{and}\:\mathrm{the}\:\mathrm{minimum} \\ $$$$\mathrm{value}\:\mathrm{of}\:{a}\:\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \:\theta\:+\:{b}\:\mathrm{cosec}^{\mathrm{2}} \:\theta\:\mathrm{is}\:\mathrm{equal}\:\mathrm{to} \\ $$$$\mathrm{maximum}\:\mathrm{value}\:\mathrm{of}\:{a}\:\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \:\theta\:+\:{b}\:\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \:\theta, \\ $$$$\mathrm{then}\:\frac{{a}}{{b}}\:\mathrm{is}\:\mathrm{equal}\:\mathrm{to}\:\left[\boldsymbol{\mathrm{Answer}}:\:\mathrm{4}\right] \\ $$
Answered by ajfour last updated on 24/Jun/17
$$\mathrm{let}\:\mathrm{sin}\:^{\mathrm{2}} \theta=\mathrm{t} \\ $$$$\:\mathrm{f}\left(\mathrm{t}\right)=\mathrm{at}+\frac{\mathrm{b}}{\mathrm{t}}\:\:\:\mathrm{is}\:\mathrm{minimum}\:\mathrm{when} \\ $$$$\:\mathrm{f}\:'\left(\mathrm{t}\right)=\mathrm{a}−\frac{\mathrm{b}}{\mathrm{t}^{\mathrm{2}} }=\mathrm{0}\:\Rightarrow\:\mathrm{t}_{\mathrm{0}} =\sqrt{\frac{\mathrm{b}}{\mathrm{a}}}\: \\ $$$$\mathrm{f}\left(\mathrm{t}_{\mathrm{0}} \right)=\mathrm{2a}\left(\sqrt{\frac{\mathrm{b}}{\mathrm{a}}}\:\right)=\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{ab}}\: \\ $$$$\:\mathrm{g}\left(\mathrm{t}\right)=\mathrm{at}+\mathrm{b}\left(\mathrm{1}−\mathrm{t}\right)\:=\:\left(\mathrm{a}−\mathrm{b}\right)\mathrm{t}+\mathrm{b} \\ $$$$\mathrm{here}\:\mathrm{i}\:\mathrm{need}\:\mathrm{to}\:\mathrm{know}\:\mathrm{if}\:\mathrm{a}>\mathrm{b}\:\mathrm{or}\:\mathrm{not} \\ $$$$\mathrm{if}\:\mathrm{a}>\mathrm{b}\:\:\:\mathrm{maximum}\:\mathrm{of}\:\mathrm{g}\left(\mathrm{t}\right)\:\mathrm{is} \\ $$$$\:\:\:=\:\left(\mathrm{a}−\mathrm{b}\right)\left(\mathrm{1}\right)+\mathrm{b}\:=\mathrm{a} \\ $$$$\mathrm{since}\:\mathrm{min}.\:\mathrm{of}\:\mathrm{f}\left(\mathrm{t}\right)=\mathrm{max}.\:\mathrm{of}\:\mathrm{g}\left(\mathrm{t}\right) \\ $$$$\:\:\:\mathrm{2a}\left(\sqrt{\frac{\mathrm{b}}{\mathrm{a}}}\:\right)\:=\:\mathrm{a} \\ $$$$\mathrm{or}\:\:\:\frac{\mathrm{a}}{\mathrm{b}}\:=\:\mathrm{4}\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left(\mathrm{a}>\mathrm{b}\right) \\ $$$$\mathrm{but}\:\mathrm{if}\:\mathrm{a}<\mathrm{b}\:\mathrm{then} \\ $$$$\:\mathrm{max}.\:\mathrm{of}\:\mathrm{g}\left(\mathrm{t}\right)\:=\:\left(\mathrm{a}−\mathrm{b}\right)\left(\mathrm{0}\right)+\mathrm{b}\:=\mathrm{b} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\left(\mathrm{remember}\:\mathrm{t}=\mathrm{sin}\:^{\mathrm{2}} \theta\right) \\ $$$$\mathrm{then}\:\:\mathrm{from}\:\mathrm{given}\:\mathrm{condition} \\ $$$$\mathrm{2a}\left(\sqrt{\frac{\mathrm{b}}{\mathrm{a}}}\:\right)=\mathrm{b} \\ $$$$\mathrm{or}\:\:\:\:\sqrt{\frac{\mathrm{b}}{\mathrm{a}}}\:=\mathrm{2}\:\:\Rightarrow\:\:\:\frac{\mathrm{a}}{\mathrm{b}}\:=\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\:\:\:\left(\mathrm{a}<\mathrm{b}\right)\:. \\ $$
Commented by Tinkutara last updated on 24/Jun/17
$$\mathrm{Thanks}\:\mathrm{Sir}!\:\mathrm{I}\:\mathrm{also}\:\mathrm{got}\:\mathrm{confused}\:\mathrm{with} \\ $$$$\mathrm{4}\:\mathrm{and}\:\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{4}}\:. \\ $$