问题 解答题
已知函数f(x)=x2ex-1-
1
3
x3-x2

(I)讨论函数f(x)的单调性;
(II)设函数g(x)=
2
3
x3-x2
,试比较f(x)与g(x)的大小.
答案

(I)函数f(x)的定义域为R,f'(x)=(ex-1-1)(x2+2x)=x(x+2)(ex-1-1)

令f'(x)=0,可得ex-1-1=0或x2+2x=0,即x1=-2,x2=0,x3=1

列表如下:

x(-∞,-2)(-2,0)(0,1)(1,+∞)
f'(x)-+-+
f(x)
由上表可知函数f(x)在区间(-2,0)和(1,+∞)上是单调递增函数;在区间(-∞,-2)和(0,1)上是单调递减函数.…(6分)

(II)设函数h(x)=f(x)-g(x)=x2ex-1-x3=x2(ex-1-x),

又设函数ϕ(x)=ex-1-x,x∈R,则ϕ'(x)=ex-1-1,

所以当x∈(-∞,1)时,ϕ'(x)<0,此时ϕ(x)为减函数;

当x∈(1,+∞)时,ϕ'(x)>0,此时ϕ(x)为增函数,

因而ϕ(x)≥ϕ(1)=0恒成立(等号仅当x=1处取得)

综上,当x=0或1时,h(x)=0,即f(x)=g(x);

当x≠0,且x≠1时,h(x)>0,即f(x)>g(x).…(12分)

单项选择题
单项选择题 A1/A2型题