求证,对一切x∈(0,正无穷),都有lnx>1/e^x-2/ex

问题描述:

求证,对一切x∈(0,正无穷),都有lnx>1/e^x-2/ex

即是证明 lnx+2/(ex)>1/(e^x)恒成立
令f(x)= lnx+2/(ex), y(x)=1/(e^x) x~(0,+∞)
y(x)'=-1/(e^x)
对f(x)求导,并令f(x)'≥0:
f(x)'=1/x -2/(ex^2)=(ex-2)/(ex^2)≥0
解得:
增区间为:[2/e,+∞)
减区间为:(0,2/e]
故:f(x)min=f(2/e)=ln2
y(2/e)=1/[e^(2/e)]≈0.479分析:
用图像法可知,在x~[2/e,+∞)上,f(x)是单调递增的,y(x)在整个定义域内都是单调递减的。由于有:
y(2/e)因此可得到,在区间x~[2/e,+∞)上,f(x)>y(x)恒成立。
故现在只需分析x~(0,2/e]这个区间了。
对f(x)和y(x)分别去趋近于0的极限,得到:
limx~0[f(x)]=limx~0[lnx+2/(ex), ]=+∞
limx~0[y(x)]=limx~0[1/(e^x) ]=1
在区间x~[2/e,+∞)上,令f(x)'=y(x)',并设解为a,可以得到:
a~(6/5e,4/3e)
联系图像,且f(x)'在区间x~[2/e,+∞)上的减小趋势大于y(x)'的减小趋势,则有:
f(a)>y(a)
又因为在该区间上,limx~0[f(x)]=+∞>limx~0[y(x)]=1
故可得到在x~[2/e,+∞)上,也有:
f(x)= lnx+2/(ex)>y(x)=1/(e^x)

即是证明 lnx+2/(ex)>1/(e^x)恒成立
令f(x)= lnx+2/(ex),y(x)=1/(e^x) (0,+∞)
y(x)'=-1/(e^x)
对f(x)求导,并令f(x)'≥0:
f(x)'=1/x -2/(ex^2)=(ex-2)/(ex^2)≥0
解得:
增区间为:[2/e,+∞)
减区间为:(0,2/e]
故:f(x)min=f(2/e)=ln2
y(2/e)=1/[e^(2/e)]≈0.479y(a)
又因为在该区间上,limx~0[f(x)]=+∞>limx~0[y(x)]=1
故可得到在x~[2/e,+∞)上,也有:
f(x)= lnx+2/(ex)>y(x)=1/(e^x)
因此综上可得:
在x~(0,+∞)上,恒有lnx+2/(ex)>1/(e^x),即是恒有lnx>1/(e^x)-2/ex
原式得证