题目
[题目]设 gt bgt 0 ,证明: dfrac (a-b)(a)lt ln dfrac (a)(b)lt dfrac (a-b)(b)

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查利用导数证明不等式的方法,涉及函数单调性的分析。
解题思路:通过变量替换将原式转化为关于$x>1$的不等式,分别构造辅助函数,利用导数判断函数单调性,从而证明不等式成立。
关键点:
- 变量替换:令$x = \dfrac{a}{b} > 1$,简化不等式形式。
- 构造函数:对左右两边的不等式分别构造函数,分析其单调性。
- 导数应用:通过导数符号判断函数单调性,结合端点值确定不等式方向。
步骤1:变量替换
设$\dfrac{a}{b} = x$,由$a > b > 0$可知$x > 1$。原不等式转化为:
$1 - \dfrac{1}{x} < \ln x < x - 1.$
步骤2:证明右边不等式$\ln x < x - 1$
- 构造函数:令$f(x) = \ln x - (x - 1)$。
- 求导分析:
$f'(x) = \dfrac{1}{x} - 1 = \dfrac{1 - x}{x}.$
当$x > 1$时,$f'(x) < 0$,说明$f(x)$在$(1, +\infty)$单调递减。 - 端点值代入:
$f(1) = \ln 1 - (1 - 1) = 0$,结合单调性可得,当$x > 1$时,$f(x) < 0$,即$\ln x < x - 1$。
步骤3:证明左边不等式$\ln x > 1 - \dfrac{1}{x}$
- 构造函数:令$g(x) = \ln x - \left(1 - \dfrac{1}{x}\right)$。
- 求导分析:
$g'(x) = \dfrac{1}{x} + \dfrac{1}{x^2} = \dfrac{x + 1}{x^2} > 0 \quad (x > 1).$
说明$g(x)$在$(1, +\infty)$单调递增。 - 端点值代入:
$g(1) = \ln 1 - (1 - 1) = 0$,结合单调性可得,当$x > 1$时,$g(x) > 0$,即$\ln x > 1 - \dfrac{1}{x}$。
结论:综合上述两步,得$1 - \dfrac{1}{x} < \ln x < x - 1$,即原不等式成立。