已知 $x_1,x_2\in\mathbb R$,且 $x_1\ne x_2$,求证:$\dfrac{{\rm e}^{x_1-1}+{\rm e}^{x_2-1}}2>\dfrac{{\rm e}^{x_1-1}-{\rm e}^{x_2-1}}{x_1-x_2}$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    导数问题中的技巧
    >
    对数平均不等式
【答案】
【解析】
记 $a={\rm e}^{x_1-1}$,$b={\rm e}^{x_2-1}$,则欲证命题为
新命题已知 $a,b>0$ 且 $a\ne b$,求证:\[\dfrac{a+b}2>\dfrac{a-b}{\ln a-\ln b}.\]不妨设 $a>b$,则该不等式即\[\ln \dfrac ab>2\cdot \dfrac{a-b}{a+b},\]也即\[\ln\dfrac ab>2\cdot \dfrac{\dfrac ab-1}{\dfrac ab+1},\]因此该命题等价于\[\forall x>1,\ln x>\dfrac{2(x-1)}{x+1}.\]设\[\varphi(x)=\ln x-\dfrac{2(x-1)}{x+1},\]则其导函数\[\varphi'(x)=\dfrac{(x-1)^2}{x(x+1)^2}>0,\]于是函数 $\varphi(x)$ 单调递增,当 $x>1$ 时,有\[\varphi(x)>\varphi(1)=0,\]命题得证.
答案 解析 备注
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