已知0<a<50< a< 5且aln⁡5=5ln⁡aa\ln 5=5\ln a,0<b<60< b< 6且bln⁡6=6ln⁡bb\ln 6=6\ln b,0<c<70< c< 7且cln⁡7=7ln⁡cc\ln 7=7\ln c,则aa,bb,cc的大小关系为()(\quad)
A. a>c>ba>c>b
B. a>b>ca>b>c
C. c>a>bc>a>b
D. c>b>ac>b>a

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完整解法

1. 构造辅助函数并转化已知等式

已知 0<a<50 < a < 5 且 aln⁡5=5ln⁡aa\ln 5 = 5\ln a,由于 a>0a > 0,等式两边同除以 5a5a 可得:
ln⁡aa=ln⁡55\frac{\ln a}{a} = \frac{\ln 5}{5}
同理,由 bln⁡6=6ln⁡bb\ln 6 = 6\ln b 可得 ln⁡bb=ln⁡66\dfrac{\ln b}{b} = \dfrac{\ln 6}{6};
由 cln⁡7=7ln⁡cc\ln 7 = 7\ln c 可得 ln⁡cc=ln⁡77\dfrac{\ln c}{c} = \dfrac{\ln 7}{7}。
构造函数 f(x)=ln⁡xxf(x) = \dfrac{\ln x}{x}(x>0x > 0),则上述等式可转化为 f(a)=f(5)f(a) = f(5),f(b)=f(6)f(b) = f(6),f(c)=f(7)f(c) = f(7)。

2. 利用导数分析辅助函数 $f(x)$ 的单调性

对 f(x)=ln⁡xxf(x) = \dfrac{\ln x}{x} 求导,得:
f′(x)=1x⋅x−ln⁡x⋅1x2=1−ln⁡xx2f'(x) = \frac{\frac{1}{x} \cdot x - \ln x \cdot 1}{x^2} = \frac{1 - \ln x}{x^2}
令 f′(x)>0f'(x) > 0,解得 0<x<e0 < x < e,所以 f(x)f(x) 在 (0,e)(0, e) 上单调递增;
令 f′(x)<0f'(x) < 0,解得 x>ex > e,所以 f(x)f(x) 在 (e,+∞)(e, +\infty) 上单调递减。

3. 比较 $f(5)$、$f(6)$、$f(7)$ 的大小,并确定 $a, b, c$ 所在的区间

因为 5<6<75 < 6 < 7,且都在区间 (e,+∞)(e, +\infty) 上,而 f(x)f(x) 在 (e,+∞)(e, +\infty) 上单调递减,
所以 f(5)>f(6)>f(7)f(5) > f(6) > f(7),即 f(a)>f(b)>f(c)f(a) > f(b) > f(c)。
又因为 f(5)>0f(5) > 0 且 5>e5 > e,根据单调性可知,满足 f(a)=f(5)f(a) = f(5) 且 0<a<50 < a < 5 的 aa 必在区间 (1,e)(1, e) 内。
同理,满足 f(b)=f(6)f(b) = f(6) 且 0<b<60 < b < 6 的 bb 必在区间 (1,e)(1, e) 内;
满足 f(c)=f(7)f(c) = f(7) 且 0<c<70 < c < 7 的 cc 必在区间 (1,e)(1, e) 内。
即 a,b,c∈(1,e)a, b, c \in (1, e)。

4. 比较 $a, b, c$ 的大小关系

因为 a,b,c∈(1,e)a, b, c \in (1, e),且 f(x)f(x) 在 (0,e)(0, e) 上单调递增,
由于 f(a)>f(b)>f(c)f(a) > f(b) > f(c),
所以 a>b>ca > b > c。
故选 B。

答案

B

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