每日一题[2840]不减非负

定义"正对数":${\ln ^ + }x = {\begin{cases} 0,&0 < x < 1, \\ \ln x,&x \geqslant 1, \\ \end{cases}}$ 现有四个命题:

① 若 $a > 0$,$b > 0$,则 ${\ln ^ + }\left( {a^b} \right) = b{\ln ^ + }a$;

② 若 $a > 0$,$b > 0$,则 ${\ln ^ + }\left( {ab} \right) = {\ln ^ + }a + {\ln ^ + }b$;

③ 若 $a > 0$,$b > 0$,则 ${\ln ^ + }\left( {\dfrac{a}{b}} \right) \geqslant {\ln ^ + }a - {\ln ^ + }b$;

④ 若 $a > 0$,$b > 0$,则 ${\ln ^ + }\left( {a + b} \right) \leqslant {\ln ^ + }a + {\ln ^ + }b + \ln 2$.

其中真命题有_______(写出所有真命题的编号).

答案    ①③④.

解析    本题考查对新定义的理解和研究,利用对数的运算性质和新定义展开讨论即可.

① 对 $a$ 展开讨论.\[\begin{array}{c|ccc}\hline a&a^b&\ln^+a&b\ln^+a&\ln^+\left(a^b\right)\\ \hline (0,1)&(0,1)&0&0&0\\ \hline (1,+\infty)&(1,+\infty)&\ln a&b\ln a&\ln\left(a^b\right)=b\ln a\\ \hline \end{array}\] 因此命题为真命题.

② 取 $a=2$,$b=\dfrac 12$,则 $ab=1$,于是\[\ln^+(ab)=0,\quad \ln^+a+\ln^+b=\ln 2+0=\ln 2,\]因此命题为假命题.

③ 根据"正对数"的定义,$\ln^+x$ 是不减且非负的函数,因此若 $b\geqslant a$,则\[\ln^+b\geqslant \ln^+a\implies \ln^+b+\ln^+\left(\dfrac ab\right)\geqslant \ln^+a,\]命题成立;若 $b<a$,则 $\dfrac ab>1$. 若 $a\geqslant 1$,则\[\ln^+\left(\dfrac ab\right)+\ln^+b=\ln\dfrac ab+\ln^+b\geqslant \ln\dfrac ab+\ln b=\ln a=\ln^+a,\]命题成立; 若 $a<1$,则 $\ln^+a=0$,此时 $\ln^+\dfrac ab\geqslant 0$ 且 $\ln^+b\geqslant 0$,因此命题成立.

综上所述,命题是真命题.

④ 不妨设 $a\geqslant b$. 若 $a+b\geqslant 1$,则\[\ln^+a+\ln^+b+\ln 2\geqslant \ln a+\ln 2=\ln (2a)\geqslant \ln (a+b)=\ln^+(a+b),\]命题成立; 若 $a+b<1$,则 $\ln^+(a+b)=0$,此时 $\ln^+a,\ln^+b,\ln 2\geqslant 0$,命题成立.

综上所述,命题是真命题.

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