解答题 24.[2002年] 设0<a<b,证明不等式
【正确答案】 对于连不等式,一般可分为两个不等式分别证之.可用拉格朗日中值定理证之,也可构造辅助函数证之.
证一 用拉格朗日中值定理证之.为此设函数f(x)=lnx(x>a>0),由拉格朗日中值定理知,至少存在一点∈(a,b),使

由于0<a<ξ<b,故,从而右边不等式的证明请读者完成.
证二 先证右边不等式.设辅助函数证之.为此将其变形为lnb—lna<,令b=a,两端化为0,因而可令b=x,构造辅助函数.
设φ(x)=lnx—lna一(x一a)/(x>a>0),用函数的单调性证之.因为
φ′(x)=<0,
故当x>a时,φ(x)单调减少.又φ(a)=0,所以,当x>a时,φ(x)<φ(a)=0,即
lnx一lna<(x—a)/
从而当b>a>0时,lnb—lna<(b一a)/
再证左边不等式.用辅助函数法证之.设f(x)=(x2+a2)(lnx—lna)-2a(x一a)(x>a>0).
因为
f′(x)=2x(lnx—lna)+(x2+a2)/x一2a=2x(lnx一lna)+(x-a)2/x>0,
故当x>a时,f(x)单调增加,又f(a)=0,所以当x>a时,f(x)>f(a)=0,即
(x2+a2)(lnx—lna)一2a(x一a)>0,
从而当b>a>0时,有
(a2+b2)(lnb—lna)一2a(b一a)>0, 即
【答案解析】