每日一题[526]投石问路

对任意的实数$m,n$,当$0<n<m<\dfrac 1a$时,恒有$\dfrac{\sqrt[m]{n}}{\sqrt[n]{m}}>\dfrac{n^a}{m^a}$成立,则实数$a$的最小值为_______.


cover

   先做一些初步估计,必要时再做细致的计算.

当$a<1$时,取$m=1$,则$0<n<1$,此时不等式为$n>n^a$,显然不成立;

当$a=1$时,有$0<n<m<1$,

法一 题中不等式即$$\dfrac 1m\ln n-\dfrac 1n\ln m>\ln n-\ln m,$$即$$\dfrac 1m\ln\dfrac 1n-\dfrac 1n\ln \dfrac 1m<\ln\dfrac 1n-\ln\dfrac 1m,$$也即$$\dfrac {\ln\dfrac 1n}{\dfrac 1n-1}<\dfrac{\ln \dfrac 1m}{\dfrac 1m-1}.$$考虑函数$f(x)=\dfrac{\ln x}{x-1}$($x>1$),其导函数$$f'(x)=\dfrac{\ln\dfrac 1x-\dfrac 1x+1}{(x-1)^2}<0,$$因此题中不等式恒成立.

法二 题中不等式即$$m^{1-\frac 1n}>n^{1-\frac 1m}.$$因为$1-\dfrac 1n<1-\dfrac 1m$,所以$$m^{1-\frac 1n}>m^{1-\frac 1m}>n^{1-\frac 1m}.$$

综上所述,实数$a$的最小值为$1$.

此条目发表在每日一题分类目录,贴了标签。将固定链接加入收藏夹。

发表回复