已知 $x,y\in (0,1)$,求证:$x^y+y^x>1$.
【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单调性
【答案】
【解析】
考虑到 $\left(x^x\right)'=x^x(1+\ln x)$,于是 $x^x$ 的取值范围是 $\left(\left(\dfrac 1{\rm e}\right)^{\frac{1}{\rm e}},1\right)$,记为 $(m,1)$.不妨设 $0<y\leqslant x<1$,则 $t=\dfrac yx \in (0,1]$,此时$$LHS={x^x}^{\frac yx}+\left(\dfrac yx\cdot x\right)^x ={x^x}^t+t^x\cdot x^x>{x^x}^t+t\cdot x^x,$$记 $x^x=a$,函数 $f(t)=a^t+at$,其导函数$$f'(t)=a^t\cdot \ln a+a$$在 $[0,1]$ 上单调递增,于是$$f'(t)>f"(0)=\ln a+a>\ln m+m>0,$$因此 $f(t)$ 在 $[0,1]$ 上单调递增,有 $f(t)>f(0)=1$,原不等式得证.
答案 解析 备注
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