870

870

已知 x1,x2,x3 是关于 x 的方程 |xln⁡x|=a 的三个不同的根,且 x1<x2<x3.

  1. 求 a 的取值范围;
  2. 证明: x1x2x3≤e−53.
解答

  1. 解 令f(x)=|xln⁡x|−a={−xln⁡x−a,0<x≤1,xln⁡x−a,x>1,
    有 x>1 时 f′(x)=1+ln⁡x>0; x<1 时 f′(x)=−(1+ln⁡x),故 f(x) 在 (0,1) 上有唯一最大值 f(e−1)=e−1−a.

    • 当 a≤0,仅在 a=0 时有解 x=1.
    • 当 a≥e−1. 在 (0,1),(1,+∞) 上各至多有一解;当 0<a<e−1, 则 x<1 时 f(x)=2xln⁡1x−a≤2x1ex−a=2xe−a, 因此取 x1=min{(ae2)2,1e} 得 f(x1)<0. 又 f(e−1)=e−1−a>0,f(1)=−a<0,f(e)=e−a>0, 故 f(x) 在 (x1,e−1),(e−1,1),(1,e) 上各有一零点.

    综上,a∈(0,e−1).

  2. 证明 由1得 0<x1<e−1<x2<1<x3.从而 x1ln⁡x1=x2ln⁡x2,从而ln⁡x11x1=ln⁡x21x2=ln⁡x1x21x1−1x2=ln⁡x1x21x1+1x2,
    进而ln⁡x1x2=x1+x2x2−x1ln⁡x1x2<x1+x2x2−x12(x1x2−1)x1x2+1=−2⇒x1x2≤e−2.
    又ln⁡3<12(3−13)=43⇒13e13−a=f(e13)>f(1e),从而x3<e13,这样x1x2x3<e−53.