1. 利用 $a+b=1$ 将目标代数式进行恒等变形,消去分子中的变量 $a$
因为 a+b=1,所以 4a=4(1−b)=4−4b。
将其代入目标代数式中,可得:
a1+b4a=a1+b4(1−b)=a1+b4−4
2. 利用常数“1”的代换,将式子展开以便使用基本不等式
因为 a+b=1,且 a>0,b>0,我们可以将 a1+b4 乘以 (a+b):
a1+b4=(a1+b4)(a+b)=1+ab+b4a+4=ab+b4a+5
3. 应用基本不等式求出最值并验证等号成立的条件
因为 a>0,b>0,所以 ab>0,b4a>0。
根据基本不等式,得:
ab+b4a⩾2ab⋅b4a=4
当且仅当 ab=b4a,即 b=2a 时等号成立。
又因为 a+b=1,代入可解得 a=31,b=32,此时 a>0,b>0 满足条件。
因此,a1+b4⩾4+5=9。
4. 计算原代数式的最小值
由此可得:
a1+b4a=a1+b4−4⩾9−4=5
所以 a1+b4a 的最小值为 5。