已知fxxlnx12mxx,mR.若fx有两个极值点x1,x2,且x1x2,求22证:x1x2e(e为自然对数的底数).
解法一:齐次构造通解偏移套路
2证法1:欲证x1x2e,需证lnx1lnx22.
若fx有两个极值点x1,x2,即函数fx有两个零点.又fxlnxmx,所以,x1,
x2是方程fx0的两个不同实根.
于是,有lnx1lnx2lnx1mx10,解得m.
lnxmx0x1x222lnx1mx10,得lnx2lnx1mx2x1,
lnxmx022另一方面,由从而可得,
lnx2lnx1lnx1lnx2.
x2x1x1x2x2x21lnlnxlnxxxx1x12121于是,lnx1lnx2. x2x2x11x1又0x1x2,设t1tlntx2,则t1.因此,lnx1lnx2,t1. x1t1t1lnt2,
t12t1.设t1.即:当t1时,有lntt12要证lnx1lnx22,即证:
2t112t12t1t1ht0, 函数htlnt,t1,则22tt1tt1t1所以,ht为1.上的增函数.注意到,h10,因此,hth10. 于是,当t1时,有lnt
2t12.所以,有lnx1lnx22成立,x1x2e. t1解法二 变换函数能妙解
2证法2:欲证x1x2e,需证lnx1lnx22.若fx有两个极值点x1,x2,即函数fx有两个零点.又fxlnxmx,所以,x1,x2是方程fx0的两个不同实根.显然m0,否则,函数fx为单调函数,不符合题意. 由lnx1mx10lnx1lnx2mx1x2,
lnxmx022即只需证明mx1x22即可.即只需证明x1x22. m22mx1210,故gx在设gxfxfxx0,,gxx2mxmm1120,gxg0fxf,即,故x.
mmm由于fx11mx11,故fx在0,,,. mxxmm设x112x2,令xx1,则fx2fx1fx1, mm2m又因为x2,x1命题得证.
2211,,fx在,,故有x2x1,即x1x2.原mmmm解法三 构造函数现实力
证法3:由x1,x2是方程fx0的两个不同实根得mlnxlnx,令gx,xxgx1gx2,由于gx1lnx,因此,gx在1,e,e,. x22e2e2设1x1ex2,需证明x1x2e,只需证明x1只需证明fx1f,0,e,
x2x2e2即fx2f,即fx2x2e2f0. x21lnxe2x2e2即hxfxfx1,e,故hx在1,e,hx0,22xxee2e2故hxhe0,即fxf.令xx1,则fx2fx1f,因为x2,
xx1e2e2e,,fx在e,,所以x2,即x1x2e2. x1x1解法四 巧引变量(一)
证法4:设t1lnx10,1,t2lnx21,,则由lnx1mx10得
lnxmx022t1met1kekkt12t1t2xxektt0t,设,则,.欲证,te121212t2kke1tmee1t22需证lnx1lnx22.即只需证明t1t22,即
k1ekek12k1ek2ek1k1ek2ek10.设
故gk在gkk1ek2ek1k0,gkkekek1,gkkek0,
,0,故gkg00,故gk在,0,因此gkg00,命题得
证.
解法五 巧引变量(二)
证法5:设t1lnx10,1,t2lnx21,,则由lnx1mx10得
lnx2mx20t1met1t1klnklnkt12t1t2xxek0,1,设,则,.欲证,需tte1212t2t2k1k1t2t2me证lnx1lnx22,即只需证明t1t22,即
k1lnk2lnk2k1lnk2k10k1k1k12,设
2k1k10gklnkk0,1,gk,故gk在0,1,因此2k1kk1gkg10,命题得证.
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