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已知函数 f(x)=e(ln⁡x+1)x+(1−a)ln⁡x,h(x)=exex.

  1. 当 x>1 时,求证: h(x)>−12x+32;
  2. 函数 f(x) 有两个极值点 x1,x2, 其中 x1<x2, 求证: x2x1>e3a.
证明

  1. 当 x≥3,h(x)>0≤−12x+32.当 1<x<3,即证 xex−1(3−x)−12>0.记左侧函数为 g(x),则g′(x)=x2−3x+3ex−1(3−x)2>0,
    从而 g(x)>g(1)=0,不等式得证.
  2. 求导得 f′(x)=−eln⁡xx2+1−ax,从而1−ae=ln⁡x1x1=ln⁡x2x2.
    简单分析u(x)=ln⁡xx,可知u(x)>0当且仅当x>1,且在(1,e)上增,(e,+∞)上减,因此存在相异极值点的必要条件是1<x1<e<x2.记t=ln⁡x2−ln⁡x1>0,解得ln⁡x1=tet−1,ln⁡x2=tetet−1.利用第一问的结论:1−a=eln⁡x2eln⁡x2>−12ln⁡x2+32⇒2a<ln⁡x2−1.
    因此只需证ln⁡x2−ln⁡x1=t>3a=2a+a⟸t>ln⁡x2−1+a⟺1−a>tet−1=ln⁡x1=1−aex1⟺x1<e,
    而这已经被说明.因此结论得证.