解题过程
A 选项
构造函数 g(x)=xf(x),则 g′(x)=f(x)+xf′(x)。
由题设 f(x)>0(x∈(0,+∞)),且 f′(x)>0,x>0,因此 g′(x)>0。
所以 g(x)=xf(x) 在 (0,+∞) 上为增函数。
又 x2>x1,故 x2f(x2)>x1f(x1),A 正确。
B 选项
不等式两侧结构均为 f(x) 的形式,直接利用 f(x) 的单调性。
由 f(x) 是增函数,只需比较 x2 与 2−x1 的大小。
由 x1>0,x2>0 且 x1x2=1,利用基本不等式:
x1+x2≥2x1x2=2,又 x1=x2,故 x1+x2>2,即 x2>2−x1。
因此 f(x2)>f(2−x1),B 正确。
C 选项
将不等式移项整理:lnf(x1)−x1>lnf(x2)−x2。
将 x 写成 lnex 的形式,不等式两侧化为:
lnf(x)−lnex=lnexf(x)
因此不等式等价于 lnex1f(x1)>lnex2f(x2),进而等价于 ex1f(x1)>ex2f(x2)。
构造函数 h(x)=exf(x),求导:
h′(x)=(ex)2f′(x)⋅ex−f(x)⋅ex=exf′(x)−f(x)
由 f′(x)>f(x)(题设条件),得 h′(x)>0,即 h(x) 为增函数。
又题干给定 x2>x1,故应有 h(x2)>h(x1),即 ex1f(x1)<ex2f(x2),与不等式方向相反。
因此 C 错误。
D 选项
由 C 选项已证 h(x)=exf(x) 为增函数,且 x2>x1,故:
ex2f(x2)>ex1f(x1)
变形得 f(x2)>ex2−x1⋅f(x1),记为式 (1)。
要证 D 选项 f(x2)>(2−x1)f(x1),由式 (1),只需证 ex2−x1>2−x1。
将 x2=x11 代入,即证 ex11−x1>2−x1。
先证基础不等式:对任意实数 t,et⩾t+1(令 φ(t)=et−t−1,φ′(t)=et−1,φ 在 t=0 处取最小值 0)。
令 t=x11−x1,由 x1∈(0,1) 知 t>0,利用 et>t+1(t=0 时取严格不等号):
ex11−x1>x11−x1+1
只需再证 x11−x1+1>2−x1,两边消去 −x1,等价于 x11+1>2,即 x11>1。
由 x1∈(0,1),x11>1 显然成立。
完整链式推导:ex2−x1=ex11−x1>x11−x1+1>2−x1。
代入式 (1):f(x2)>ex2−x1f(x1)>(2−x1)f(x1),D 正确。
答案
ABD