若a、b、x、y均为正实数,并且x+y=1,求证:ab≤(ax+by)(ay+bx)≤(a+b)24.

问题描述:

若a、b、x、y均为正实数,并且x+y=1,求证:ab≤(ax+by)(ay+bx)≤

(a+b)2
4

证明:∵(ax+by)(ay+bx)-ab=a2xy+b2xy+abx2+aby2-ab
=xy(a2+b2)+ab(x2+y2-1)
=xy(a2+b2)+ab[(x+y)2-2xy-1].
∵a、b、x、y均为正实数,x+y=1,
∴(ax+by)(ay+bx)-ab
=xy(a2+b2)-2abxy
=xy(a-b)2≥0,
∴ab≤(ax+by)(ay+bx).
又(ax+by)(ay+bx)≤[

(ax+by)+(ay+bx)
2
]2=[
a(x+y)+b(x+y)
2
]
2
=(
a+b
2
)
2
=
(a+b)2
4

∴ab≤(ax+by)(ay+bx)≤
(a+b)2
4