题目
证明当0 < x < 2时,x^2+4x
证明当0 < x < 2时,
题目解答
答案
由题即证,当0 < x < 2时,
令
即证g(x)<0
∴
0" data-width="173" data-height="54" data-size="2587" data-format="png" style="max-width:100%">
∴g(x)在(0,2)上单调递增
∴g(x)在(0,2)上恒小于g(2)
∵
∴g(x)<0
得证
解析
步骤 1:转换不等式
将原不等式${x}^{2}+4x\lt 4x\ln x+8$转换为$x+4\lt 4\ln x+\dfrac {8}{x}$,这样可以更方便地构造函数进行证明。
步骤 2:构造函数
构造函数$g(x)=x+4-4\ln x-\dfrac {8}{x}$,需要证明在0 < x < 2时,g(x) < 0。
步骤 3:求导数
求g(x)的导数$g'(x)=\dfrac {8}{{x}^{2}}-\dfrac {4}{x}+1$,并化简为$g'(x)=\dfrac {{x}^{2}-4x+8}{{x}^{2}}$。
步骤 4:分析导数
分析导数$g'(x)=\dfrac {{x}^{2}-4x+8}{{x}^{2}}$,由于${x}^{2}-4x+8$的判别式小于0,所以${x}^{2}-4x+8$恒大于0,因此$g'(x)$在(0,2)上恒大于0,即g(x)在(0,2)上单调递增。
步骤 5:验证g(x)在(0,2)上的值
由于g(x)在(0,2)上单调递增,所以g(x)在(0,2)上恒小于g(2)。计算g(2)的值,$g(2)=2-4\ln 2$,由于$4\ln 2>2$,所以$g(2)<0$。
步骤 6:得出结论
由于g(x)在(0,2)上恒小于g(2),而g(2)<0,所以g(x)<0,即$x+4\lt 4\ln x+\dfrac {8}{x}$,从而证明了原不等式${x}^{2}+4x\lt 4x\ln x+8$在0 < x < 2时成立。
将原不等式${x}^{2}+4x\lt 4x\ln x+8$转换为$x+4\lt 4\ln x+\dfrac {8}{x}$,这样可以更方便地构造函数进行证明。
步骤 2:构造函数
构造函数$g(x)=x+4-4\ln x-\dfrac {8}{x}$,需要证明在0 < x < 2时,g(x) < 0。
步骤 3:求导数
求g(x)的导数$g'(x)=\dfrac {8}{{x}^{2}}-\dfrac {4}{x}+1$,并化简为$g'(x)=\dfrac {{x}^{2}-4x+8}{{x}^{2}}$。
步骤 4:分析导数
分析导数$g'(x)=\dfrac {{x}^{2}-4x+8}{{x}^{2}}$,由于${x}^{2}-4x+8$的判别式小于0,所以${x}^{2}-4x+8$恒大于0,因此$g'(x)$在(0,2)上恒大于0,即g(x)在(0,2)上单调递增。
步骤 5:验证g(x)在(0,2)上的值
由于g(x)在(0,2)上单调递增,所以g(x)在(0,2)上恒小于g(2)。计算g(2)的值,$g(2)=2-4\ln 2$,由于$4\ln 2>2$,所以$g(2)<0$。
步骤 6:得出结论
由于g(x)在(0,2)上恒小于g(2),而g(2)<0,所以g(x)<0,即$x+4\lt 4\ln x+\dfrac {8}{x}$,从而证明了原不等式${x}^{2}+4x\lt 4x\ln x+8$在0 < x < 2时成立。