Question

在算式“1×□+4×□=30”的两个□中，分别填入两个自然数，使它们的倒数之和最小，则这两个数的和为

15

．

Answer 1

分析：先设出两个□，然后利用代入消元法表示出其倒数和，由于该倒数和的形式中分母次数高于分子，则求其倒数的最大值，这与原倒数和的最小值是一致的；最终把代数式转化为x+

1

x

+a（x＞0）的形式，利用基本不等式求最值，则由取最值的条件即可解决问题．

解答：解：设1×m+4n=30，m、n∈N₊，则m=30-4n，其中1≤n≤7．
所以y=

1

m

+

1

n

=

1

30-4n

+

1

n

=

3(10-n)

n(30-4n)

，
则

1

y

=

n(30-4n)

3(10-n)

=

40n-4n2-10n

3(10-n)

=

4n(10-n)-10n

3(10-n)

=

4n

3

-

10n

3(10-n)

=

4n

3

+

10(10-n)-100

3(10-n)

=

4n

3

-

100

3(10-n)

+

10

3

=

-4(10-n)+40

3

-

100

3 (10-n)

+

10

3

=-

4

3

[（10-n）+

25

10-n

]+

50

3

≤-

4

3

×2×

25

+

50

3

=

10

3

．
当10-n=

25

10-n

时取等号，即

1

y

取得最大值，y取得最小值．
解得n=5，则m=10．所以m+n=15．
故答案为15．

点评：本题主要考查了代数式向形如x+

1

x

+a（x＞0，a为常数）的代数式的转化方法，注意分子次数必须高于分母次数；同时考查基本不等式的运用条件，特别是取等号时的条件．该题代数运较为繁琐，运算量较大，属于难题．