专题地图 › 幂指对
2023 年甘肃预赛
F3填空题幂指对
已知
a=0.1e0.1,b=91,c=−ln0.9,
则 a,b,c 的大小关系是。
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:c<a<b
解析
思路
不使用小数近似,而用指数函数、对数函数的基本不等式把三数分别夹在 11/100 两侧,并直接比较 a,b。
解答
由 ex>1+x(x>0),有
a=101e1/10>10011.
另一方面,令 T=1/9。当 0≤t≤T 时,
1+t1≤1−1+Tt=1−109t.
因此
c=ln910=∫01/91+tdt<91−1801=18019<10011<a.
又函数 (1−x)ex 在 (0,1) 上严格递减,故
0.9e0.1<1,
即 e0.1<10/9,从而
a=101e0.1<91=b.
所以
c<a<b.
复核
数值交叉检查为 c≈0.10536,a≈0.11052,b≈0.11111,与严格不等式次序一致。
方法总结
比较相近的指数、对数常数时,应优先构造带严格余量的解析界,避免用未经误差控制的小数近似代替证明。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
需为难直接比较的指数与对数选可分离的有理上下界,再以(1-x)e的x次方单调性比较另两数。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:用导数或作差看单调性
专题卡:比较幂、指数、对数的大小:先分组,再换同底,靠得近时用严格不等式