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已知函数 f(x)=xex−ln⁡x−1,g(x)=(x−1)ln⁡x. 若 f(a)+g(b)=ealn⁡b, 求证: f(x)−f(1b)>x2−a.

证明

注意到条件式等价于(ea−b)(a−ln⁡b)+ab−ln⁡ab−1=0,
其中 ea≥b⟺a≥ln⁡b, 因此 (ea−b)(a−ln⁡b)≥0. 又 ab−ln⁡ab−1≥0, 故左边 ≥0,故只有a=ln⁡b,ab=1⇒bln⁡b=1.
因此f(1b)−a=1be1b−1=eln⁡1be1b−1=e1b−ln⁡b−1=0,
而f(x)−x2≥x(x+1)−(x−1)−1−x2=0,
从而f(x)−x2≥0>f(1b)−a.