定义"正对数":${\ln ^ + }x = {\begin{cases}
0,&0 < x < 1 \\
\ln x,&x \geqslant 1 \\
\end{cases}}$,现有四个命题:
① 若 $a > 0,b > 0$,则 ${\ln ^ + }\left( {a^b} \right) = b{\ln ^ + }a$;
② 若 $a > 0,b > 0$,则 ${\ln ^ + }\left( {ab} \right) = {\ln ^ + }a + {\ln ^ + }b$;
③ 若 $a > 0,b > 0$,则 ${\ln ^ + }\left( {\dfrac{a}{b}} \right) \geqslant {\ln ^ + }a - {\ln ^ + }b$;
④ 若 $a > 0,b > 0$,则 ${\ln ^ + }\left( {a + b} \right) \leqslant {\ln ^ + }a + {\ln ^ + }b + \ln 2$.
其中真命题有 (写出所有真命题的编号).
【难度】
【出处】
【标注】
【答案】
①③④
【解析】
此题是新定义的一个函数,对于新定义题,需要紧扣定义,故而四个选项中都需要讨论 $a$,$b$ 的取值情况,从而计算相应的“正对数”① 当 $a > 1$ 时,因为 $b > 0$,所以 ${a^b} > 1$,从而\[{\ln ^ + }\left( {a^b} \right) = \ln {a^b} \overset{\left[a\right]}= b\ln a = b{\ln ^ + }a.\](推导中用到:[a])
当 $0 < a < 1$ 时,因为 $b > 0$,所以 $0<{a^b} < 1$,从而 ${\ln ^ + }\left( {a^b} \right) = 0$.
又 ${\ln ^ + }a = 0$,所以 $b{\ln ^ + }a = 0$,从而\[{\ln ^ + }\left( {a^b} \right) = b{\ln ^ + }a.\]故 ① 正确.
② 当 $a = 2,b = \dfrac{1}{4}$ 时,${\ln ^ + }\left( {ab} \right) = {\ln ^ + }\dfrac{1}{2} = 0$,而\[{\ln ^ + }a = \ln 2,{\ln ^ + }b = 0,\]从而 ${\ln ^ + }a + {\ln ^ + }b = \ln 2\ne \ln ^+\left(ab\right)$,故 ② 不成立.
③ a.当 $0 < a \leqslant 1,0 < b \leqslant 1$ 时,${\ln ^ + }a - {\ln ^ + }b = 0 - 0 = 0$,而 ${\ln ^ + }\left( {\dfrac{a}{b}} \right) \geqslant 0$,所以\[{\ln ^ + }\left( {\dfrac{a}{b}} \right) \geqslant {\ln ^ + }a - {\ln ^ + }b.\]b.当 $0 < a \leqslant 1,b > 1$ 时,${\ln ^ + }a - {\ln ^ + }b = - {\ln ^ + }b < 0$,而 ${\ln ^ + }\left( {\dfrac{a}{b}} \right) = 0$,所以\[{\ln ^ + }\left( {\dfrac{a}{b}} \right) \geqslant {\ln ^ + }a - {\ln ^ + }b.\]c.当 $a > 1,0 < b \leqslant 1$ 时,$\dfrac{a}{b} \geqslant a > 1$,所以\[{\ln ^ + }\left( {\dfrac{a}{b}} \right) = \ln \left( {\dfrac{a}{b}} \right) \geqslant \ln a = {\ln ^ + }a = {\ln ^ + }a - {\ln ^ + }b.\]d.当 $a > 1,b > 1$,且 $a < b$ 时,${\ln ^ + }\left( {\dfrac{a}{b}} \right) = 0,{\ln ^ + }a - {\ln ^ + }b < 0$,所以\[{\ln ^ + }\left( {\dfrac{a}{b}} \right) \geqslant {\ln ^ + }a - {\ln ^ + }b.\]e.当 $a > 1,b > 1$,且 $a > b$ 时,$\dfrac{a}{b} > 1$,所以\[{\ln ^ + }\left( {\dfrac{a}{b}} \right) = \ln \left( {\dfrac{a}{b}} \right) = \ln a - \ln b = {\ln ^ + }a - {\ln ^ + }b.\]综上:${\ln ^ + }\left( {\dfrac{a}{b}} \right) \geqslant {\ln ^ + }a - {\ln ^ + }b$,故 ③ 正确.
④ a.当 $0 < a + b \leqslant 1$ 时,$0 < a \leqslant 1,0 < b \leqslant 1$,所以 ${\ln ^ + }\left( {a + b} \right) = 0$,\[{\ln ^ + }a + {\ln ^ + }b + \ln 2 = 0 + 0 + \ln 2 > 0,\]从而\[{\ln ^ + }\left( {a + b} \right) < {\ln ^ + }a + {\ln ^ + }b + \ln 2.\]b.当 $a + b > 1$ 时,分以下三种情况:
(i)当 $0 < a \leqslant 1,b \geqslant 1$ 时,因为 $a + b \leqslant 1 + b \leqslant b + b = 2b$,所以\[\begin{split} {\ln ^ + }\left( {a + b} \right) &= \ln \left( {a + b} \right) \\ & \leqslant \ln 2b \\ & = {\ln ^ + }a + {\ln ^ + }b + \ln 2.\end{split} \](ii)当 $a \geqslant 1,0 < b \leqslant 1$ 时,因为 $a + b \leqslant 1 + a \leqslant a + a = 2a$,所以\[\begin{split} {\ln ^ + }\left( {a + b} \right) &= \ln \left( {a + b} \right) \\ & \leqslant \ln 2a \\ & = \ln a + \ln 2 \\ & = {\ln ^ + }a + {\ln ^ + }b + \ln 2.\end{split} \](iii)当 $0 < a \leqslant 1,0 < b \leqslant 1$ 时,有 $a + b \leqslant 2$,且 ${\ln ^ + }a = 0,{\ln ^ + }b = 0$.所以\[\begin{split} {\ln ^ + }\left( {a + b} \right) &= \ln \left( {a + b} \right) \\ & \leqslant \ln 2 \\ & = {\ln ^ + } a + {\ln ^ + }b + \ln 2.\end{split} \]综上:${\ln ^ + }\left( {a + b} \right) \leqslant {\ln ^ + }a + {\ln ^ + }b + \ln 2$,故 ④ 正确.
题目 答案 解析 备注
0.116110s