Question Number 128005 by mnjuly1970 last updated on 03/Jan/21
$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:….{nice}\:\:\:{calculus}… \\ $$$$\:\:{if}\:\:{b}>{a}>\mathrm{0}\:{then}\:{prove}\::: \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\frac{{a}+{b}}{\mathrm{2}}>\:\frac{{b}−{a}}{{ln}\left({b}\right)−{ln}\left({a}\right)}\:>\:\sqrt{{ab}}\: \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:………………………. \\ $$
Answered by mindispower last updated on 06/Jan/21
$$\Leftrightarrow\frac{\frac{{b}}{{a}}+\mathrm{1}}{\mathrm{2}}>\frac{\frac{{b}}{{a}}−\mathrm{1}}{{ln}\left(\frac{{b}}{{a}}\right)}>\sqrt{\frac{{b}}{{a}}} \\ $$$$\frac{{b}}{{a}}={x},{x}>\mathrm{1} \\ $$$$\Rightarrow\frac{{x}+\mathrm{1}}{\mathrm{2}}=\frac{{x}−\mathrm{1}}{{ln}\left({x}\right)}>\sqrt{{x}} \\ $$$$\Leftrightarrow{ln}\left({x}\right)>\frac{\mathrm{2}\left({x}−\mathrm{1}\right)}{{x}+\mathrm{1}}..\mathrm{1} \\ $$$$\&{ln}\left({x}\right)<\sqrt{{x}}−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{{x}}},..\mathrm{2} \\ $$$$\mathrm{1}\Leftrightarrow{f}\left({x}\right)={ln}\left({x}\right)−\mathrm{2}+\frac{\mathrm{4}}{{x}+\mathrm{1}}>\mathrm{0} \\ $$$${f}'\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{{x}}−\frac{\mathrm{4}}{\left({x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }=\frac{\left({x}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }{{x}\left({x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }>\mathrm{0} \\ $$$${f}\left({x}\right)>{f}\left(\mathrm{1}\right),\forall{x}>\mathrm{1} \\ $$$${f}\left(\mathrm{1}\right)={ln}\left(\mathrm{1}\right)−\mathrm{2}+\frac{\mathrm{4}}{\mathrm{2}}=\mathrm{0} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{1}..{true} \\ $$$$\mathrm{2}\Leftrightarrow{g}\left({x}\right),\sqrt{{x}}−\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{{x}}}−{ln}\left({x}\right)>\mathrm{0} \\ $$$${g}'\left({x}\right)=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}\sqrt{{x}}}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}{x}\sqrt{{x}}}−\frac{\mathrm{1}}{{x}}=\frac{{x}+\mathrm{1}−\mathrm{2}\sqrt{{x}}}{\mathrm{2}{x}\sqrt{{x}}}=\frac{\left(\sqrt{{x}}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} }{\mathrm{2}{x}\sqrt{{x}}} \\ $$$${g}'\left({x}\right)>\mathrm{0},{g}\left(\mathrm{1}\right)=\mathrm{0}\Rightarrow{g}\left({x}\right)>{g}\left(\mathrm{1}\right)=\mathrm{0},\forall{x}>\mathrm{1} \\ $$$$\mathrm{2}..{true} \\ $$$$\Rightarrow\frac{{b}−{a}}{\mathrm{2}}>\frac{{b}−{a}}{{ln}\left({b}\right)−{ln}\left({a}\right)}>\sqrt{{ab}},\forall{a},{b}\:\:\:{b}>{a}>\mathrm{0} \\ $$$$ \\ $$$$ \\ $$