若 $x,y>0$,证明:$\max\left\{x^y,y^x\right\}>\dfrac 12$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    微积分初步
    >
    函数不等式的证明
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    利用导数研究函数的性质
    >
    利用导数研究函数的最值
【答案】
【解析】
不妨设 $x\leqslant y$.当 $y\geqslant 1$ 时,命题显然成立;当 $0<x\leqslant y<1$ 时,由于当 $y\to x$ 时,$x^y$ 和 $y^x$ 均趋于 $x^x$,且有$$x^y\leqslant x^x\leqslant y^x,$$因此只需要证明$$x^x>\dfrac 12.$$事实上,考虑到$$\left(x^x\right)'=\left({\mathrm e}^{x\ln x}\right)'=x^x\left(1+\ln x\right),$$于是当 $x=\dfrac{1}{\mathrm e}$ 时,$x^x$ 取得最小值为 $\left(\dfrac{1}{\mathrm e}\right)^{1/{\mathrm e}}$.接下来证明$$\left(\dfrac{1}{\mathrm e}\right)^{1/{\mathrm e}}>\dfrac 12,$$用分析法,只需要证明$$-\dfrac{1}{\mathrm e}>-\ln 2,$$也即$$1<\ln 2^{\mathrm e}.$$因此原命题得证.
答案 解析 备注
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