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[차현우] 실력편 수학 I (2018) - 지수함수와 로그함수
(실력) 수학 I; 4 지수함수와 로그함수; 예제 4-9에 대한 질문

필수예제 4-9에 대해서 의문점이 있습니다. 3문제 모두 산술기하평균부등식을 써서 최솟/최댓값을 구했는데, 그 값들이 최소/최대라는 것을 어떻게 확신할 수 있나요? 소문제 (1)을 예시로 들면 함수 F(X)보다 작은 값을 산술기하평균부등식으로 찾은 것이지 그 값이 최소라고 할 수 없는 것 같습니다. 즉, 다른 방법으로 최솟/최댓값을 구하였을 때 산술기하평균부등식을 통해서 구한 최솟/최댓값과 달라질 수도 있다고 생각합니다. 이 의문점에 대해서 답변을 해주세요. 감사합니다.

산술 기하 평균 부등식이란, a + b ≥ 2√ab 이며, 등호가 성립하기 위한 조건은 a = b 입니다. 반대로 생각하면, 두 값의 합이 일정하거나, 곱이 일정할 때, a = b 이면, a + b = 2√ab 가 된다고 할 수 있습니다. 또한, a + b 라는 값이 절대로 2√ab 보다는 작아질 수 없다고도 생각할 수 있겠지요. 결국 각각의 문제들에서도 두 값의 곱이 일정한 상황인지를 확인하고, 그 상황에서 두 값이 같아질 수 있다면, 등호가 성립한다고 할 수 있습니다. (1)을 예시로 생각해보면, 실제로 x = a/x 라는 상황이 될 수 있기 때문에 등호가 성립하게 되어, 최솟값인 2 × 2^(√a) 라는 값을 가질 수 있게 되며, 이 값이 8 과 같아야 한다는 것을 확인할 수 있습니다. 결국 등호가 성립할 수 있으면, 반드시 산술기하평균부등식에서 구해낸 최솟값이 될 수 있습니다.

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