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不等式emx-lnx mx

16、设实数$m > 0$,若对任意的$x \in \left( \frac{1}{e^{2}}, + \infty \right)$,不等式$e^{mx} - \frac{\ln x}{m} \geq \frac{1}{m} - \frac{e^{mx}}{mx}$恒成立,则实数$m$的取值范围

解:原式可化为$mxe^{mx} - x\ln x \geq x - e^{mx}$

$\therefore e^{mx}(mx + 1) \geq \ln x(\ln x + 1) = e^{\ln x}(\ln x + 1)$

设$f(x) = e^{x}(x + 1)$,则$f'(x) = e^{x}(x + 2)$

$\therefore x > 0$时$f(x)$单增

$\therefore mx \geq \ln x$

$\therefore m \geq \frac{\ln x}{x}$

设$g(x) = \frac{\ln x}{x}$,则$g'(x) = \frac{1 - \ln x}{x^{2}}$

$\therefore 0 < x < e$时$g(x)$单增,$x > e$时$g(x)$单减

$\therefore g(x)$极大值$= \frac{1}{e}$

$\therefore m \geq \frac{1}{e}$

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