1. 构造辅助函数并利用奇偶性与单调性求出 $a, b$ 的线性关系
设 g(x)=f(x)−1=ln(x+x2+1)。
对任意 x∈R,有:
g(−x)=ln(−x+(−x)2+1)=ln(x2+1−x)=ln(x+x2+11)=−ln(x+x2+1)=−g(x)
故 g(x) 为奇函数。
又因为 y=x+x2+1 在 R 上单调递增且大于0,所以 g(x) 在 R 上单调递增。
根据题意,f(4a)+f(b−1)=2⟺[g(4a)+1]+[g(b−1)+1]=2⟺g(4a)+g(b−1)=0。
利用奇函数和单调性,g(4a)=−g(b−1)=g(1−b),故 4a=1−b,即 4a+b=1。
2. 利用基本不等式求 $\dfrac{1}{a} + \dfrac{1}{b}$ 的最小值
因为 a,b 为正实数,且 4a+b=1,利用“乘1法”展开:
a1+b1=(a1+b1)(4a+b)=4+ab+b4a+1=5+(ab+b4a)
由基本不等式 x+y≥2xy(x,y>0),可得:
ab+b4a≥2ab⋅b4a=24=4
当且仅当 ab=b4a⟹b=2a 时等号成立。
结合 4a+b=1,解得 a=61,b=31,符合 a,b>0。
因此,a1+b1 的最小值为 5+4=9。