已知 $x,y$ 是正实数,且 $\dfrac{1}{x+1}+\dfrac{1}{2y+1}=\dfrac 13$,则 $x^2+4y^2-26xy$ 的最小值是 .
【难度】
【出处】
无
【标注】
【答案】
$-300$
【解析】
等价于
新问题 已知 $x,y$ 是正实数,且 $\dfrac{1}{x+1}+\dfrac{1}{y+1}=\dfrac 13$,求 $x^2+y^2-13xy$ 的最小值.
解 设 $\dfrac{1}{x+1}=a$,$\dfrac{1}{y+1}=b$,则\[a+b=\dfrac 13,\]且\[\begin{split} x^2+y^2-13xy&=\left(\dfrac 1a-1\right)^2+\left(\dfrac 1b-1\right)^2-13\left(\dfrac 1a-1\right)\left(\dfrac 1b-1\right)\\
&=\dfrac{1}{a^2}+\dfrac{1}{b^2}+\dfrac{11}{a}+\dfrac{11}{b}-\dfrac{13}{ab}-11\\
&=\dfrac{a^2+b^2+11(a+b)ab-13ab}{a^2b^2}-11\\
&=\dfrac{\dfrac 19-2ab+\dfrac{11}3ab-13ab}{a^2b^2}-11\\
&=\dfrac{1}{9a^2b^2}-\dfrac {34}{3ab}-11\\
&\geqslant -300,\end{split}\]等号当 $\dfrac{1}{ab}=51$ 时取得,因此所求的最小值为 $-300$.
&=\dfrac{1}{a^2}+\dfrac{1}{b^2}+\dfrac{11}{a}+\dfrac{11}{b}-\dfrac{13}{ab}-11\\
&=\dfrac{a^2+b^2+11(a+b)ab-13ab}{a^2b^2}-11\\
&=\dfrac{\dfrac 19-2ab+\dfrac{11}3ab-13ab}{a^2b^2}-11\\
&=\dfrac{1}{9a^2b^2}-\dfrac {34}{3ab}-11\\
&\geqslant -300,\end{split}\]等号当 $\dfrac{1}{ab}=51$ 时取得,因此所求的最小值为 $-300$.
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