题目
证明:当x>1时,(ln(1+x))/(lnx)>(x)/(1+x).
证明:当x>1时,$\frac{ln(1+x)}{lnx}$>$\frac{x}{1+x}$.
题目解答
答案
证明:由于x>1,故lnx>0,
则题中的不等式等价于(x+1)ln(x+1)>xlnx,
构造函数F(x)=xlnx,则F'(x)=lnx+1>0,
故函数F(x)单调递增,由于x+1>x,故F(x+1)>F(x),
即(x+1)ln(x+1)>xlnx,
从而题中的不等式成立.
则题中的不等式等价于(x+1)ln(x+1)>xlnx,
构造函数F(x)=xlnx,则F'(x)=lnx+1>0,
故函数F(x)单调递增,由于x+1>x,故F(x+1)>F(x),
即(x+1)ln(x+1)>xlnx,
从而题中的不等式成立.
解析
考查要点:本题主要考查利用函数单调性证明不等式的能力,涉及对数函数的性质及导数的应用。
解题核心思路:
- 等价变形:将原不等式转化为更易处理的形式,关键在于构造适当的函数。
- 构造函数:定义函数$F(x) = x \ln x$,通过分析其单调性比较$F(x+1)$与$F(x)$的大小。
- 导数判断单调性:通过求导证明$F(x)$在$x > 1$时单调递增,从而得出结论。
破题关键点:
- 识别变形方向:通过两边同乘$\ln x$(正数)将原式转化为比较$(x+1)\ln(x+1)$与$x \ln x$。
- 函数构造的合理性:选择$F(x) = x \ln x$,使其值恰好对应变形后的不等式两边。
- 导数应用:通过$F'(x) = \ln x + 1 > 0$(当$x > 1$时)证明单调性。
步骤1:等价变形
原不等式$\frac{\ln(1+x)}{\ln x} > \frac{x}{1+x}$,当$x > 1$时,$\ln x > 0$,两边同乘$\ln x$得:
$\ln(1+x) > \frac{x}{1+x} \ln x.$
进一步两边同乘$(1+x)$(正数),得:
$(1+x)\ln(1+x) > x \ln x.$
步骤2:构造函数
定义函数$F(x) = x \ln x$,则原不等式等价于证明:
$F(x+1) > F(x).$
步骤3:分析函数单调性
求导得:
$F'(x) = \ln x + 1.$
当$x > 1$时,$\ln x > 0$,故$F'(x) = \ln x + 1 > 1 > 0$,说明$F(x)$在$x > 1$时严格单调递增。
步骤4:比较函数值
由于$x+1 > x$且$F(x)$单调递增,故:
$F(x+1) > F(x),$
即:
$(1+x)\ln(1+x) > x \ln x.$
从而原不等式得证。