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[原创]e^π与π^e,谁大谁小?

(2021-02-17 09:31:51)
标签:

比较大小

泰勒级数

分类: 代数
e^π与π^e,谁大谁小?
大罕

  前面专文谈了“2^π与π^2谁大谁小”,把有理数2换成无理数e,方法一样.略述如下:

  解法一:利用计算器,可得e^π=23.14,π^e=22.46,可见e^π>π^e.
  解法二:如图,作指数函数y=e^x和幂函数y=x^e的图像,描出点(π, e^π) 和(e, π^e),由图可知e^π>π^e.(见附图)
  解法三:求导法.转化为比较lne^π与lnπ^e,即π与elnπ的大小.即求π-elnπ与0的大小关系.为此令f(x)=x-elnx,则f'(x)=1-e/x, 从而可知f(x)最小值为f(e)=0,所以f(π)>f(0),故有e^π>π^e.

  基于无理数e的定义:当n→∞时,lim(1+1/n)^n=e,我们还有
  解法四:e =lim(1+1/n)^n,⇒ e^x =lim(1+x/n)^n⇒ e^x>(1+x/y)^y,
 令x=π-e, y=e,则有e^(π-e)>[1+(π-e)/e]^e,
 ⇔e^(π-e)>(π/e)^e,⇔e^π>π^e.

  若用更“高级”的工具,可用泰勒级数来解,
  解法五:我们知道:e^x=1+x+x^2/2!+x^3/3!+…+x^n/n!+…,
 则当x>0时有e^x>1+x,取x=π/e-1,
  ⇒e^(π/e)>π, ⇒ e^π>π^e.

       可谓:题目虽小,内藏机巧。刨根问底,收获不少。

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