妙造函数单调性,两数大小岂需愁

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  问题1:比较m=20152014与n=20142015的大小.
  问题2:比较m=20142014与
  n=20152013的大小.
  同学们,你们能正确判断出这两组数据的大小关系吗?
  通过观察,直观感觉,我们很难得出正确的结论.本文以问题1,2为例,介绍一种比较两数大小关系的切实可行的方法——构造函数单调性法.
  问题1解析:我们不难发现要比较
  20152014与20142015的大小,即比较
  (20152014)12014×2015与
  (20142015)12014×2015的大小,即比较
  201512015与
  201412014的大小.
  构造函数f (x)=x1x,借助函数f (x)=x1x的单调性即可解决问题1.
  设g(x)=lnxx,则
  f (x)=eg(x),所以f (x)与g(x)有相同的单调性.
  因为g′(x)=1x·x-lnx·1x2
  =1-lnxx2.
  所以g(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减,
  故f (x)=x1x在
  (e,+∞)上单调递减,所以
  201512015<
  201412014,即m  问题2解析:我们通过观察数据
  m=20142014与n=
  20152013,发现共出现3个连续数字2013,2014,2015,我们将m的底数2014看成“1+2013”,将n的底数2015看成“1+2014”,这样我们就达到了将3个数字相关的问题转化为与2个数字相关的问题,同时问题2转化为类似问题1的模型,即比较
  (1+2013)2014与(1+2014)2013的大小.
  构造函数f (x)=(1+x)1x,借助函数
  f (x)=(1+x)1x的单调性即可解决问题2.
  设g(x)=ln(1+x)x,则
  f (x)=eg(x),所以f (x)与g(x)有相同的单调性.
  g′(x)=11+x·x-ln
  (1+x)·1x2
  =x1+x-ln(1+x)x2
  =x-(1+x)ln(1+x)(1+x)x2.
  设φ(x)=x-(1+x)ln(1+x),则φ′(x)=
  1-ln(1+x)-1=-ln(1+x).故当x>0时,φ′(x)<0,所以
  φ(x)<φ(0)=0,所以g′(x)<0,所以f (x)在(-1,+∞)上单调递减.
  故(1+2013)12013>
  (1+2014)12014,即m>n.
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