每日一题[801]构造函数证明不等式

(1) 求函数f(x)=xlnx(1x)ln(1x)0<x12上的最大值;

(2) 已知0<x<1,求证:x1x+(1x)x2


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分析与解 (1) 根据题意,有f(x)=2+ln(xx2),于是函数f(x)(0,12)先单调递减,再单调递增.考虑到limx0+f(x)=f(12)=0,于是f(x)的最大值为0,当x=12时取得.

(2) 记不等式左边为g(x),则显然g(x)关于x=12对称,且g(12)=2,因此只需要证明函数g(x)(0,12]上的最大值为g(12)即可.令h(x)=x1x,则h(x)=(e(1x)lnx)=x1x[lnx+(1x)1x]=1xxlnxxx.这样就有g(x)=(h(x)+h(1x))=h(x)h(1x)=1xxlnxxx1(1x)(1x)ln(1x)(1x)1x,
根据(1),可得当0<x12时,有xlnx(1x)ln(1x)0,于是当0<x12时,有xlnx(1x)ln(1x),进而有1xxlnx1x(1x)ln(1x)1(1x)(1x)ln(1x).而当0<x<1时,有1xxlnx>0,这样就得到了当0<x12时,有1xxlnx1(1x)(1x)ln(1x)>0.另一方面,根据(1),当0<x12时,有exlnxe(1x)ln(1x),0<xx(1x)(1x).综上,有当0<x12g(x)=1xxlnxxx1(1x)(1x)ln(1x)(1x)1x0,进而可得g(x)(0,12]上的最大值为g(12)=2,原命题得证.

 事实上,有不等式x1x+(1x)xx+1x2成立.

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每日一题[801]构造函数证明不等式》有一条回应

  1. 1649018886说:

    请问一下注解中的不等式何来呢?

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