Olimpiadas de Matemáticas
Página de preparación y problemas

Solución. La desigualdad entre las medias aritmética y geométrica nos dice que \[2^x\cdot 3^{5^{-x}}+\frac{3^{5^x}}{2^x}\geq 2\sqrt{3^{5^{-x}}\cdot 3^{5^x}}=2\sqrt{3^{5^{-x}+5^x}}\geq 2\sqrt{3^2}=6,\] donde también hemos usado que la suma de un número positivo y su inverso es mayor o igual que $2$, luego $5^{-x}+5^x\geq 2$ para todo $x\in\mathbb{R}$. Ahora bien, la igualdad en esta última desigualdad se alcanza si, y sólo si, $5^x=1$, lo que nos dice que la única solución posible es $x=0$. Comprobamos que efectivamente $x=0$ es solución, luego es la única.