求证:当x>1时,lnx/x+1+1/x>lnx/x-1

问题描述:

求证:当x>1时,lnx/x+1+1/x>lnx/x-1

∵x>1,∴lnx>0、x-1>0.
∴要证明:lnx/(x+1)+1/x>lnx/(x-1),只需要证明:
(x-1)lnx+(x^2-1)/x>(x+1)lnx,只需要证明:
xlnx-lnx+(x^2-1)/x>xlnx+lnx,只需要证明:(x^2-1)/x>2lnx,只需要证明:
x^2-1>2xlnx,只需要证明:x^2-2xlnx-1>0.
令y=x^2-2xlnx-1.
求导数,得:y′=2x-2lnx-2=2(x-lnx-1).
再令z=x-lnx-1.
求导数,得:z′=1-1/x、 z″=1/x^2>0,∴当z′=0时,即x=1时,z有极小值为0.
∵x>1,∴1>1/x,z′=1-1/x>0.
∴当x>1时,z=x-lnx-1是增函数,而当x=1时,z的极小值为0,∴当x>1时,z>0.
由z=x-lnx-1>0,得:2(x-lnx-1)>0,∴当x>1时,y′=2(x-lnx-1)>0.
∴当x>1时,y=x^2-2xlnx-1是增函数.
显然,当x=1时,y=1-0-1=0,∴当x>1时,y=x^2-2xlnx-1>0.
∴当x>1时,lnx/(x+1)+1/x>lnx/(x-1).