1. 通过换元简化等式并确定新变量的取值范围
已知等式为 (2x−ey)⋅lnxy=aex。
因为 x>0,等式两边同除以 x,可得:
(2−exy)⋅lnxy=ae1
两边同乘以 e,得:
(2e−xy)⋅lnxy=a1
设 t=xy。因为 x,y 是互不相等的正实数,所以 t>0 且 t=1。
等式化为 (2e−t)lnt=a1,即 a=(2e−t)lnt1。
因为 a>0,所以 (2e−t)lnt>0。
当 t>1 时,lnt>0,则 2e−t>0⟹t<2e,故 1<t<2e;
当 0<t<1 时,lnt<0,则 2e−t<0⟹t>2e,无解。
因此,变量 t 的取值范围为 t∈(1,2e),且 a=(2e−t)lnt1。
2. 构造函数并对其求导
令 g(t)=(2e−t)lnt,其中 t∈(1,2e)。
对 g(t) 求导,得:
g′(t)=−lnt+t2e−t=t2e−1−lnt。
令 h(t)=t2e−1−lnt。
3. 利用导数分析函数单调性并求其最大值
对 h(t) 求导,可得 h′(t)=−t22e−t1。
因为 t∈(1,2e),所以 h′(t)<0 恒成立,即 h(t) 在 (1,2e) 上单调递减。
注意到 h(e)=e2e−1−lne=2−1−1=0。
当 1<t<e 时,h(t)>0,即 g′(t)>0,此时 g(t) 单调递增;
当 e<t<2e 时,h(t)<0,即 g′(t)<0,此时 g(t) 单调递减。
因此,当 t=e 时,g(t) 取得最大值,最大值为 g(e)=(2e−e)lne=e。
4. 求得a的最小值并得出结论
因为 a=g(t)1 且 g(t) 在 t∈(1,2e) 上的最大值为 e,
所以 a 的最小值为 g(e)1=e1。
故选 D。