若函数f(x)=ex−1xf(x)=\dfrac{e^{x-1}}{x},g(x)=x1+ln⁡xg(x)=\dfrac{x}{1+\ln x},存在x1x_{1}、x2x_{2}使得f(x1)=g(x2)f({x}_{1})=g({x}_{2}),则下列说法不正确的是()(\quad)
A. 若x1>x2x_{1}>x_{2},则x2<1x_{2}< 1
B. 若x1<x2x_{1}< x_{2},则x1<1x_{1}< 1
C. 存在x1=x2x_{1}=x_{2}
D. 存在x0x_{0},使得当x1>x0x_{1}>x_{0},x2>x0x_{2}>x_{0}时,∣x2−x1∣|x_{2}-x_{1}|的值随着x1x_{1}、x2x_{2}的增大而增大

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完整解法

1. 分析函数 $f(x)$ 与 $g(x)$ 的定义域、单调性及它们之间的恒等关系

由题意,函数 f(x)=ex−1xf(x) = \dfrac{e^{x-1}}{x}(x≠0x \neq 0),g(x)=x1+ln⁡xg(x) = \dfrac{x}{1+\ln x}(x>0x > 0 且 x≠e−1x \neq e^{-1})。
注意到若取 x2=ex1−1x_2 = e^{x_1 - 1},代入 g(x)g(x) 可得:
g(x2)=g(ex1−1)=ex1−11+ln⁡(ex1−1)=ex1−11+x1−1=ex1−1x1=f(x1)g(x_2) = g\left(e^{x_1 - 1}\right) = \dfrac{e^{x_1 - 1}}{1 + \ln\left(e^{x_1 - 1}\right)} = \dfrac{e^{x_1 - 1}}{1 + x_1 - 1} = \dfrac{e^{x_1 - 1}}{x_1} = f(x_1)
因此,对任意 x1>0x_1 > 0,只需取 x2=ex1−1x_2 = e^{x_1 - 1},即可使 f(x1)=g(x2)f(x_1) = g(x_2) 成立。

2. 判断选项 C 和 A 的真假

对于 C 选项:当 x1=1x_1 = 1 时,x2=e1−1=1x_2 = e^{1-1} = 1,此时 f(1)=g(1)=1f(1) = g(1) = 1,存在 x1=x2=1x_1 = x_2 = 1,故 C 正确;

对于 A 选项:用导数分析可知,f(x)f(x) 在 (0,1)(0,1) 上单调递减,在 (1,+∞)(1,+\infty) 上单调递增,最小值为 f(1)=1f(1)=1;g(x)g(x) 在 (e−1,1)(e^{-1},1) 上单调递减,在 (1,+∞)(1,+\infty) 上单调递增,最小值为 g(1)=1g(1)=1。
若 x2≥1x_2 \ge 1,由 x2=ex1−1x_2 = e^{x_1-1} 且当 t≠0t \neq 0 时 et>t+1e^t > t+1,可得对大于 11 的根有 x2=ex1−1>x1x_2 = e^{x_1-1} > x_1;对另一支的根,x2≥1>x1x_2 \ge 1 > x_1 同样成立。因此当 x2≥1x_2 \ge 1 时必有 x2>x1x_2 > x_1。故若 x1>x2x_1 > x_2,必有 x2<1x_2 < 1,故 A 正确。

3. 判断选项 B 的真假并举反例

对于 B 选项:取 x1=2>1x_1 = 2 > 1,则 x2=e2−1=e≈2.718x_2 = e^{2-1} = e \approx 2.718。
此时 f(2)=e2f(2) = \dfrac{e}{2},g(e)=e1+ln⁡e=e2g(e) = \dfrac{e}{1+\ln e} = \dfrac{e}{2},满足 f(x1)=g(x2)f(x_1) = g(x_2)。
且 x1=2<x2=ex_1 = 2 < x_2 = e 成立,但 x1=2>1x_1 = 2 > 1,与“x1<1x_1 < 1”矛盾,故 B 不正确。

4. 判断选项 D 的真假并得出结论

对于 D 选项:取 x0=1x_0 = 1,当 x1>1x_1 > 1 且 x2>1x_2 > 1 时,x2=ex1−1>x1>1x_2 = e^{x_1-1} > x_1 > 1。
此时 ∣x2−x1∣=ex1−1−x1|x_2 - x_1| = e^{x_1-1} - x_1。
设 h(x)=ex−1−xh(x) = e^{x-1} - x(x>1x > 1),则 h′(x)=ex−1−1>0h'(x) = e^{x-1} - 1 > 0,所以 h(x)h(x) 在 (1,+∞)(1,+\infty) 上单调递增。
随着 x1x_1 增大,x2=ex1−1x_2 = e^{x_1-1} 也增大,且 ∣x2−x1∣=h(x1)|x_2 - x_1| = h(x_1) 随之增大,故 D 正确。

综上,不正确的说法是 B。

答案

B

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