∫π每天一道数学题
2026年7月5日 · 星期日

导函数不等式与函数单调性

ƒ 函数与导数
#29
数学家不是觉得数学简单的人,他们是享受数学有多难的人。——赛恩斯伯里

f(x)f(x) 是定义在 (0,+)(0, +\infty) 上的函数,其导函数为 f(x)f'(x),且满足 0<f(x)<f(x)0 < f(x) < f'(x)。若 0<x1<1<x20 < x_1 < 1 < x_2,且 x1x2=1x_1 x_2 = 1,则下列不等式一定成立的是

A. x2f(x2)>x1f(x1)x_2 f(x_2) > x_1 f(x_1)

B. f(x2)>f(2x1)f(x_2) > f(2 - x_1)

C. lnf(x1)lnf(x2)>x1x2\ln f(x_1) - \ln f(x_2) > x_1 - x_2

D. f(x2)>(2x1)f(x1)f(x_2) > (2 - x_1) f(x_1)

参考解析

0<f(x)<f(x)0 < f(x) < f'(x),构造 G(x)=xf(x)G(x) = xf(x),则 G(x)=f(x)+xf(x)>f(x)+xf(x)=f(x)(1+x)>0G'(x) = f(x) + xf'(x) > f(x) + xf(x) = f(x)(1+x) > 0(因为 f(x)>f(x)>0f'(x) > f(x) > 0)。

G(x)G(x)(0,+)(0,+\infty) 上单调递增。

0<x1<1<x20 < x_1 < 1 < x_2x1x2=1x_1 x_2 = 1,得 G(x2)>G(x1)G(x_2) > G(x_1),即 x2f(x2)>x1f(x1)x_2 f(x_2) > x_1 f(x_1)。选 A。

验证其他选项:

构造 h(x)=lnf(x)xh(x) = \ln f(x) - xh(x)=f(x)f(x)1>0h'(x) = \dfrac{f'(x)}{f(x)} - 1 > 0hh 单调递增。

h(x1)<h(x2)h(x_1) < h(x_2)lnf(x1)x1<lnf(x2)x2\ln f(x_1) - x_1 < \ln f(x_2) - x_2,即 lnf(x1)lnf(x2)<x1x2\ln f(x_1) - \ln f(x_2) < x_1 - x_2,与选项 C 相反,C 错。

选项 B:由 hh 递增,h(x2)>h(2x1)h(x_2) > h(2-x_1)(因为 x2=1x1>2x1x_2 = \dfrac{1}{x_1} > 2 - x_1),可得 f(x2)>f(2x1)f(x_2) > f(2-x_1)。B 成立。

本题答案为 ABD。

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