1. 写出 $g(x)$ 的解析式与导函数,分析单调性
由题意,g(x)=lnf(x)−b=ln(exx)−b=lnx−x−b,定义域为 (0,+∞)。
求导得 g′(x)=x1−1。
当 x∈(0,1) 时,g′(x)>0,g(x) 单调递增;
当 x∈(1,+∞) 时,g′(x)<0,g(x) 单调递减。
因此 x=1 为 g(x) 的极大值点。
由于 g(x) 有两个零点 x1,x2,不妨设 0<x1<1<x2。
2. 构造辅助函数比较 $g(x_1)$ 与 $g(2-x_1)$
构造辅助函数 F(x)=g(x)−g(2−x),其中 x∈(0,1)。
F(x)=(lnx−x−b)−[ln(2−x)−(2−x)−b]=lnx−ln(2−x)−2x+2
求导得:
F′(x)=x1−2−x−1−2=x1+2−x1−2=x(2−x)2−2=x(2−x)2(x−1)2
因为 x∈(0,1),所以 x(2−x)>0,(x−1)2>0,故 F′(x)>0。
所以 F(x) 在 (0,1) 上单调递增。
3. 推导得出 $\dfrac{x_1+x_2}{2} > 1$
因为 x1∈(0,1),且 F(x) 在 (0,1) 上单调递增,所以:
F(x1)<F(1)=ln1−ln1−2(1)+2=0
即 g(x1)−g(2−x1)<0⟹g(x1)<g(2−x1)。
又因为 g(x1)=g(x2)=0,代入得 g(x2)<g(2−x1)。
因为 x1∈(0,1),所以 2−x1∈(1,2),又有 x2∈(1,+∞)。
已知 g(x) 在 (1,+∞) 上单调递减,由 g(x2)<g(2−x1) 可得:
x2>2−x1⟹x1+x2>2⟹2x1+x2>1
4. 判断 $g'\left(\dfrac{x_1+x_2}{2}\right)$ 的正负
因为 2x1+x2>1,且 g′(x)=x1−1 在 (1,+∞) 上恒有 g′(x)<0。
代入 x=2x1+x2 得:
g′(2x1+x2)=2x1+x21−1=x1+x22−1<0
所以 g′(2x1+x2) 为负。
答案g′(2x1+x2)<0(即正负为负)