
当 x0 时, (1-cosx)ln(1-x)/(1+x)a<ax^b, 求常数a,b的值?
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我们对给定的不等式两边取对数,得到:
ln[(1-cosx)/(1+x)] + blnx < ln(a) + ln(1-cosx) - ln(1+x) - ln|x|
现在考虑极限x→0,此时左边的不等式取极限得到:
lim(x→0) ln[(1-cosx)/(1+x)] + blnx ≤ lim(x→0) [ln(a) + ln(1-cosx) - ln(1+x) - ln|x|]
右侧的极限显然为-ln2,因为当x趋近于0时,有:
ln(1-cosx) ≈ -cosx (cosx趋近于0)
ln(1+x) ≈ x
因此,我们得到:
lim(x→0) ln[(1-cosx)/(1+x)] + blnx ≤ ln(a) - ln2
由于左侧的不等式在x=0处有限,所以必须有a>0,而右侧的不等式对任何实数a和b都成立,因此我们可以考虑等式的情况。
对于x=0,原不等式化为:
0 ≤ ln(a) - ln2
因此,必须有a ≥ 2。
现在考虑左侧的极限,应用洛必达法则,得到:
lim(x→0) ln[(1-cosx)/(1+x)] + blnx = lim(x→0) [(sinx/(1-cosx) - 1/(1+x))/x] + b
对右侧应用洛必达法则,得到:
lim(x→0) [(sinx/(1-cosx) - 1/(1+x))/x] = lim(x→0) [(cosx/(1-cosx)^2 + 1/(1+x)^2)/1] = 2
因此,我们得到:
lim(x→0) ln[(1-cosx)/(1+x)] + blnx = 2 + b
因此,我们可以得出结论:
a ≥ 2,b = -2
当且仅当a=2,b=-2时,原不等式对于所有满足x≥0的x成立,即:
(1-cosx)ln(1-x)/(1+x)^2 ≤ 2x^-2
ln[(1-cosx)/(1+x)] + blnx < ln(a) + ln(1-cosx) - ln(1+x) - ln|x|
现在考虑极限x→0,此时左边的不等式取极限得到:
lim(x→0) ln[(1-cosx)/(1+x)] + blnx ≤ lim(x→0) [ln(a) + ln(1-cosx) - ln(1+x) - ln|x|]
右侧的极限显然为-ln2,因为当x趋近于0时,有:
ln(1-cosx) ≈ -cosx (cosx趋近于0)
ln(1+x) ≈ x
因此,我们得到:
lim(x→0) ln[(1-cosx)/(1+x)] + blnx ≤ ln(a) - ln2
由于左侧的不等式在x=0处有限,所以必须有a>0,而右侧的不等式对任何实数a和b都成立,因此我们可以考虑等式的情况。
对于x=0,原不等式化为:
0 ≤ ln(a) - ln2
因此,必须有a ≥ 2。
现在考虑左侧的极限,应用洛必达法则,得到:
lim(x→0) ln[(1-cosx)/(1+x)] + blnx = lim(x→0) [(sinx/(1-cosx) - 1/(1+x))/x] + b
对右侧应用洛必达法则,得到:
lim(x→0) [(sinx/(1-cosx) - 1/(1+x))/x] = lim(x→0) [(cosx/(1-cosx)^2 + 1/(1+x)^2)/1] = 2
因此,我们得到:
lim(x→0) ln[(1-cosx)/(1+x)] + blnx = 2 + b
因此,我们可以得出结论:
a ≥ 2,b = -2
当且仅当a=2,b=-2时,原不等式对于所有满足x≥0的x成立,即:
(1-cosx)ln(1-x)/(1+x)^2 ≤ 2x^-2
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