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设函数 f(x)=lnx,g(x)=1e1x.

  1. x>1, 比较 f(x)g(x) 大小;
  2. 证明: y=f(x)y=g(x) 的图象关于直线 x+y1=0 对称;
  3. 在平面直角坐标系中,若以 M(1,0) 为圆心的圆交 y=|f(x)| 的图象于 A,B 两点,证明: AMB<π2.

  1. h(x)=f(x)g(x)=lnx1+e1x, 则h(x)=1x1ex10,
    从而 h(x)>h(1)=0f(x)>g(x). (还可以得到 x<1f(x)<g(x).)
  2. 证明 给定 (x1,y1),欲找出它关于 x+y1=0 的对称点 (x2,y2). 则{x1+x22+y1+y221=0,y1y2x1x2=1,{x2=1y1,y2=1x1,
    现在设(x1,y1)y=f(x)上,则g(x2)=g(1y1)=1e1(1lnx1)=1x1=y2,
    说明 (x2,y2)y=g(x) 上,从而结论得证.
  3. 证明 由题意 |lnx|={lnx,0<x<1,lnx,1x. 在这两段上,图象的点到 M 的距离都会单调变化,因此要使这个圆与 y=|f(x)| 交于 A,B,必须有 A,B 分别在 y=|lnx| 的两端上. 不妨设 xA<1<xB.
    如图,作 A 关于 x 轴的对称点 A, B 关于 x+y1=0 的对称点 B, 则 Ay=f(x) 上,By=g(x) 上 (由 2).
    断言 xB<xA<1, 否则由第 1 问,0>yB=g(xB)g(xA)>f(xA)=yA, 使得 MB=(1xB)2+yB2<MA.
    进而,为使 MA=MB, 0>yB>yA, 也即直线 BBAA 交于线段 AA 上的 M. 且 AMB=π4. 这样 AMB=2ABB<2AMB=π2.
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