|
设$f(t)=(tx-t-x) x^t\;,t>0$
则$f'(t)=x^t (1-x) \log (x) \left(\frac{x}{x-1}-\frac{1}{\log (x)}-t\right)$
因为$(1-x)\log(x)<0$与$0<\frac{x}{x-1}-\frac1{\log (x)}<1\;∀x>0$
所以$f(t)$在$t\in\left[0,\frac{x}{x-1}-\frac1{\log (x)}\right]$单减, 在$t\in\left[0,\frac{x}{x-1}-\frac1{\log (x)}\right]$单增.
因为$a>1$, 所以$a>\frac{x}{x-1}-\frac1{\log (x)}$.
Case 1. 当$b>1$时, 有$a>b>1$,
所以$f(a)>f(b)$
所以$x(x-1)^2g'(x)=(a x-a-x) x^a-(b x-b-x)x^b=f(a)-f(b)>0$
从而$g'(x)>0$
(1)证毕.
Case 2. 当$b<1$时, 有$f(b)<f(0)=-x$
和Case 1同样地, 只需要证明$f(a)>f(b)$, 那么只需要证明$f(a)>-x$, 即$(a x-a-x) x^{a-1}>-1$, 左边记为$h(x)$, 则$h'(x)=(a-1) a (x-1) x^{a-2}$, 所以$h(x)$在$[0,1]$单减,在$[1,+∞)$单增, 所以$h(x)\ge h(1)=-1$. (1)证毕. |
|