已知正数xx,yy满足2x+y=xy+a2x+y=xy+a,当a=0a=0时,x+yx+y的最小值为___;当a=−2a=-2时,x+yx+y的最小值为___.

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完整解法

1. 将 $a=0$ 时的等式变形,转化为常数和式形式

当 a=0a=0 时,已知等式为 2x+y=xy2x+y=xy。
由于 xx,yy 为正数,等式两边同除以 xyxy,可得:
2y+1x=1\frac{2}{y}+\frac{1}{x}=1

2. 利用“乘1法”和基本不等式求出当 $a=0$ 时 $x+y$ 的最小值

由上步,我们可以将 x+yx+y 展开变形为:
x+y=(x+y)⋅1=(x+y)(2y+1x)=3+2xy+yxx+y = (x+y)\cdot 1 = (x+y)\left(\frac{2}{y}+\frac{1}{x}\right) = 3 + \frac{2x}{y} + \frac{y}{x}
由于 x,y>0x, y > 0,应用基本不等式得:
2xy+yx⩾22xy⋅yx=22\frac{2x}{y} + \frac{y}{x} \geqslant 2\sqrt{\frac{2x}{y}\cdot\frac{y}{x}} = 2\sqrt{2}
所以:
x+y⩾3+22x+y \geqslant 3 + 2\sqrt{2}
当且仅当 2xy=yx\frac{2x}{y}=\frac{y}{x} 且 2y+1x=1\frac{2}{y}+\frac{1}{x}=1,即 x=1+2x=1+\sqrt{2},y=2+2y=2+\sqrt{2} 时,等号成立。
因此,当 a=0a=0 时,x+yx+y 的最小值为 3+223+2\sqrt{2}。

3. 当 $a=-2$ 时,将等式因式分解并确定自变量 $x$ 的范围

当 a=−2a=-2 时,等式为 2x+y=xy−22x+y=xy-2。
移项并整理:
xy−2x−y=2  ⟹  (x−1)(y−2)=4xy-2x-y=2 \implies (x-1)(y-2) = 4
由于 x,yx, y 为正数,若 0<x⩽10 < x \leqslant 1,则 x−1⩽0x-1 \leqslant 0。
因为 (x−1)(y−2)=4(x-1)(y-2)=4,所以必有 y−2<0y-2 < 0,即 y<2y < 2。
由 y−2=4x−1y-2 = \frac{4}{x-1} 且 x−1∈(−1,0]x-1 \in (-1, 0] 得 y−2⩽−4  ⟹  y⩽−2y-2 \leqslant -4 \implies y \leqslant -2,这与 y>0y > 0 矛盾。
因此必有 x>1x > 1,从而 x−1>0x-1 > 0 且 y−2>0y-2 > 0。
由此可解得:
y=2+4x−1y = 2 + \frac{4}{x-1}

4. 利用基本不等式求出当 $a=-2$ 时 $x+y$ 的最小值

将 yy 代入 x+yx+y 中:
x+y=x+2+4x−1=(x−1)+4x−1+3x+y = x + 2 + \frac{4}{x-1} = (x-1) + \frac{4}{x-1} + 3
因为 x>1x > 1,则 x−1>0x-1 > 0。
由基本不等式得:
(x−1)+4x−1⩾2(x−1)⋅4x−1=4(x-1) + \frac{4}{x-1} \geqslant 2\sqrt{(x-1)\cdot\frac{4}{x-1}} = 4
所以:
x+y⩾4+3=7x+y \geqslant 4 + 3 = 7
当且仅当 x−1=4x−1x-1 = \frac{4}{x-1},即 x=3x=3 时等号成立。此时 y=4>0y=4 > 0,符合题意。
因此,当 a=−2a=-2 时,x+yx+y 的最小值为 77。

答案

3+223+2\sqrt{2};77

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