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指数比较

Compare eπe^{\pi} and πe\pi^e

专题
General / 综合
难度
L4

题目详情

不直接数值计算,比较 eπe^{\pi} 与 πe\pi^e 的大小。

英文原题

Without direct computation, compare eπe^\pi and πe\pi^e.

解析

比较对数:eπ>πee^{\pi}>\pi^e 等价于 π>eln⁡π\pi>e\ln\pi。

令 f(x)=ln⁡xxf(x)=\frac{\ln x}{x},则

f′(x)=1−ln⁡xx2.f'(x)=\frac{1-\ln x}{x^2}.

所以 ff 在 x=ex=e 处取最大值 1/e1/e,且在 (e,∞)(e,\infty) 上递减。由于 π>e\pi>e,

ln⁡ππ<1e⇒eln⁡π<π⇒eπ>πe.\frac{\ln\pi}{\pi}<\frac{1}{e}\Rightarrow e\ln\pi<\pi\Rightarrow e^{\pi}>\pi^e.

英文解析

Compare πln⁡e\pi\ln e with eln⁡πe\ln \pi. Define f(x)=ln⁡xxf(x)=\frac{\ln x}{x}. Then
f′(x)=1−ln⁡x x2 .f'(x)=\frac{1-\ln x}{\,x^2\,}.
For x>e,x>e, we have ln⁡x>1,\ln x>1, so f′(x)<0,f'(x)<0, meaning ff is decreasing on (e,∞).(e,\infty). Since π>e,\pi>e,
ln⁡ee<ln⁡ππ⟹eπ>πe.\frac{\ln e}{e} < \frac{\ln\pi}{\pi} \quad\Longrightarrow\quad e^\pi > \pi^e.