与不等式相关的对数值估计

证明:$\ln\left(2+\sqrt 3\right)>3-\sqrt 3$.


分析与解 证明一 我们熟知当$x>1$时,$\ln x>\dfrac{2(x-1)}{x+1}$,于是当$x>1$时,有$$\ln \sqrt x>\dfrac{2\left(\sqrt x-1\right)}{\sqrt x+1},$$即$$\ln x >\dfrac{4\left(\sqrt x-1\right)}{\sqrt x+1}.$$这样就有$$\ln\left(2+\sqrt 3\right)>\dfrac{4\left(\sqrt{2+\sqrt 3}-1\right)}{\sqrt {2+\sqrt 3}+1}=\dfrac{ 4\left(\sqrt 3+1-\sqrt 2\right)}{\sqrt 3+1+\sqrt 2}.$$接下来我们用分析法证明$$4\left(\sqrt 3+1-\sqrt 2\right)>\left(\sqrt 3+1+\sqrt 2\right)\left(3-\sqrt 3\right),$$即$$2\sqrt 3+\sqrt 6>7\sqrt 2-4,$$也即$$18+12\sqrt 2>114-56\sqrt 2,$$也即$$17\sqrt 2=\sqrt{578}>\sqrt{576}=24.$$因此原命题得证.

证明二 只需要证明$\ln \left(2-\sqrt 3\right)<\sqrt 3-3$.考虑到$2-\sqrt 3\approx \dfrac{1}{\rm e}$,于是取$y=\ln x$在$x=\dfrac {1}{\rm e}$处的切线,有$$\ln x<{\rm e}\left(x-\dfrac{1}{\rm e}\right)-1,$$从而有$$\ln \left(2-\sqrt 3\right)<{\rm e}\left(2-\sqrt 3\right)-2<\left(\sqrt 3+1\right)\left(2-\sqrt 3\right)-2=\sqrt 3-3.$$因此原命题得证.

此条目发表在解题展示分类目录,贴了标签。将固定链接加入收藏夹。

发表回复