每日一题[94] 有关max的不等式的处理技巧

 若\(x,y>0\),证明:\(\max\left\{x^y,y^x\right\}>\dfrac 12\).


cover不妨设\(x\leqslant y\).

当\(y\geqslant 1\)时,命题显然成立;

当\(0<x\leqslant y<1\)时,由于当\(y\to x\)时,\(x^y\)和\(y^x\)均趋于\(x^x\),且有\[x^y\leqslant x^x\leqslant y^x,\]因此只需要证明\[x^x>\dfrac 12.\]

事实上,考虑到\[\left(x^x\right)'=\left({\mathrm e}^{x\ln x}\right)'=x^x\left(1+\ln x\right),\]于是当\(x=\dfrac{1}{\mathrm e}\)时,\(x^x\)取得最小值为\(\left(\dfrac{1}{\mathrm e}\right)^{1/{\mathrm e}}\).

接下来证明\[\left(\dfrac{1}{\mathrm e}\right)^{1/{\mathrm e}}>\dfrac 12,\]用分析法,只需要证明\[-\dfrac{1}{\mathrm e}>-\ln 2,\]也即\[1<\ln 2^{\mathrm e}.\]

因此原命题得证.

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