是否存在非整數a,x,在定義域內使a的x次方等於x的a次方(x a) 如果沒有,如何證明?

時間 2021-10-31 11:50:24

1樓:宛在水中坻

只論證存在性問題不大。

a的b次方=b的a次方,兩邊取對數。

blna=alnb,lna/lnb=a/b,lna /a=lnb /b

取f(x)=lnx,則A(a,lna)與B(b,lnb)為f(x)上兩點

記原點為O,則顯然,OA,OB在一條直線。

原問題即轉換為是否存在正比例函式g(x)=kx,使得f與g存在兩個交點,即f-g有兩個交點。

當k取(0,1)時,顯然f與g在(0,1)內有交點,而當x>1/k時,f-g的導函式<0,所以單調遞減,而x=1/k時,f-g>0,因此可以預期x=c>1/k時,f-g=0。

此時,考慮到x趨於無窮時f-g的結果為負無窮,那麼f-g顯然是存在另乙個零點。

或者考慮到f-g的導函式的單調性,導函式單調遞減,且在某一點M後(可以求,但我懶得寫)<-1/2k,因此f-g的函式在該點M後的部分應落在h(x)-(1/2)kx+d下方,d為一正常數。h顯然是會<0的,因此f-g也會,因此有兩個交點。

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