Question Number 204632 by mr W last updated on 23/Feb/24
Answered by witcher3 last updated on 23/Feb/24
$$\left.\mathrm{x}>\mathrm{1};\mathrm{x}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}\left(\mathrm{t}\right)};\mathrm{t}\in\right]\mathrm{0},\frac{\pi}{\mathrm{2}}\left[\right. \\ $$$$\Rightarrow\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}\left(\mathrm{t}\right)}+\frac{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}\left(\mathrm{t}\right)}}{\:\sqrt{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{t}\right)}−\mathrm{1}}}=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}\left(\mathrm{t}\right)}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{cos}\left(\mathrm{t}\right)}=\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{cauchy}\:\mathrm{shwartz}\:\left(\left(\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{sin}\left(\mathrm{t}\right)}}\right)^{\mathrm{2}} +\left(\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{\mathrm{cos}\left(\mathrm{t}\right)}}\right)^{\mathrm{2}} \right)\left(\left(\sqrt{\mathrm{sin}\left(\mathrm{t}\right)}\right)^{\mathrm{2}} +\left(\sqrt{\mathrm{cos}^{\mathrm{2}} \left(\mathrm{t}\right)}\right)\geqslant\left(\mathrm{1}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \right. \\ $$$$\Rightarrow\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{sin}\left(\mathrm{t}\right)}+\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{cos}\left(\mathrm{t}\right)}\:\geqslant\frac{\mathrm{4}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}\mathrm{sin}\left(\mathrm{t}+\frac{\pi}{\mathrm{4}}\right)}\geqslant\frac{\mathrm{4}}{\:\sqrt{\mathrm{2}}}=\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}} \\ $$$$\mathrm{equality}\:\mathrm{if}\:\mathrm{only}\:\mathrm{if}\: \\ $$$$\mathrm{sin}\left(\mathrm{t}\right)=\mathrm{cos}\left(\mathrm{t}\right)\Rightarrow\mathrm{t}=\frac{\pi}{\mathrm{4}}\Rightarrow\mathrm{x}=\sqrt{\mathrm{2}} \\ $$
Answered by MM42 last updated on 23/Feb/24
$${let}\:{f}\left({x}\right)={x}+\frac{{x}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}}\:\:\:\&\:\:{D}_{{f}} =\left(\mathrm{1},\infty\right) \\ $$$${f}'\left({x}\right)=\mathrm{1}−\frac{\mathrm{1}}{\:\left({x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}\right)\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}}\:\: \\ $$$$\Rightarrow{min}_{{f}} =\left(\sqrt{\mathrm{2}},\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\right) \\ $$$$\: \\ $$
Answered by Rasheed.Sindhi last updated on 24/Feb/24
$$\boldsymbol{\mathrm{Algebraic}}\:\boldsymbol{\mathrm{Solution}} \\ $$$$\mathrm{1}+\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}\:}=\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}{{x}} \\ $$$$\left(\frac{\mathrm{1}}{\:\sqrt{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}\:}\right)^{\mathrm{2}} =\left(\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}}{{x}}−\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2}} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}=\frac{\mathrm{8}}{{x}^{\mathrm{2}} }+\mathrm{1}−\frac{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}}{{x}} \\ $$$$\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}}=\frac{{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}\:{x}+\mathrm{8}}{{x}^{\mathrm{2}} } \\ $$$${x}^{\mathrm{4}} −\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}\:{x}^{\mathrm{3}} +\mathrm{6}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}\:{x}−\mathrm{8}=\mathrm{0} \\ $$$${x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}\:{x}+\mathrm{6}+\frac{\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}\:}{{x}}+\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }−\frac{\mathrm{9}}{{x}^{\mathrm{2}} }=\mathrm{0} \\ $$$$\left({x}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }\right)−\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}\:\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{{x}}\right)+\mathrm{6}−\frac{\mathrm{9}}{{x}^{\mathrm{2}} }=\mathrm{0} \\ $$$$\left({x}^{\mathrm{2}} +\frac{\mathrm{1}}{{x}^{\mathrm{2}} }−\mathrm{2}\right)−\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}\:\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{{x}}\right)+\mathrm{8}−\frac{\mathrm{9}}{{x}^{\mathrm{2}} }=\mathrm{0} \\ $$$$\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{{x}}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}\:\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{{x}}\right)+\mathrm{8}−\frac{\mathrm{9}}{{x}^{\mathrm{2}} }=\mathrm{0} \\ $$$$\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{{x}}\right)^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}\sqrt{\mathrm{2}}\:\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{{x}}\right)+\left(\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\:\right)^{\mathrm{2}} =\frac{\mathrm{9}}{{x}^{\mathrm{2}} } \\ $$$$\left({x}−\frac{\mathrm{1}}{{x}}−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\:\right)^{\mathrm{2}} =\left(\frac{\mathrm{3}}{{x}}\right)^{\mathrm{2}} \\ $$$${x}−\frac{\mathrm{1}}{{x}}−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\:=\pm\frac{\mathrm{3}}{{x}} \\ $$$${x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{1}−\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\:{x}=\pm\mathrm{3} \\ $$$${x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\:{x}−\mathrm{1}\mp\mathrm{3}=\mathrm{0} \\ $$$${x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\:{x}−\mathrm{4}=\mathrm{0}\:\mid\:{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\:{x}+\mathrm{2}=\mathrm{0} \\ $$$$\begin{cases}{{x}=\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\:\pm\sqrt{\mathrm{8}+\mathrm{16}}}{\mathrm{2}}}\\{{x}=\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\:\pm\sqrt{\mathrm{8}−\mathrm{8}}}{\mathrm{2}}}\end{cases}\: \\ $$$$\begin{cases}{{x}=\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\:\pm\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{6}}}{\mathrm{2}}=\sqrt{\mathrm{2}}\:\pm\sqrt{\mathrm{6}}\:\left({invalid}\right)}\\{{x}=\frac{\mathrm{2}\sqrt{\mathrm{2}}\:}{\mathrm{2}}=\sqrt{\mathrm{2}}\:\checkmark\:}\end{cases}\: \\ $$