求解这个不等式是怎么构造辅助函数的?拉格朗日中值定理,求详解
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设x=m/n,由于n<m为正整数,
则x>1。
故需要证明
1-1/x<lnx<x-1
对于任意x>1成立。
由拉格朗日中值定理的
lnx=lnx-ln1=(x-1)/(1+θ(x-1))
其中θ∈(0,1)。
因此有
lnx<x-1。
且由于θ∈(0,1)
(x-1)/(1+θ(x-1))
>(x-1)/(1+x-1)
=1-1/x
因此lnx>1-1/x。
综上有
(m-n)/m<ln(m/n)<(m-n)/n
则x>1。
故需要证明
1-1/x<lnx<x-1
对于任意x>1成立。
由拉格朗日中值定理的
lnx=lnx-ln1=(x-1)/(1+θ(x-1))
其中θ∈(0,1)。
因此有
lnx<x-1。
且由于θ∈(0,1)
(x-1)/(1+θ(x-1))
>(x-1)/(1+x-1)
=1-1/x
因此lnx>1-1/x。
综上有
(m-n)/m<ln(m/n)<(m-n)/n
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