问题 解答题
设函数f(x)=x2ex-1-
1
3
x3-x2(x∈R)

(I)求函数的单调区间;
(II)求y=f(x)在[0,a](a>0)上的最小值;
(III)当x∈(1,+∞)时,证明:∀n∈N+ex-1
xn
n!
对任意n∈N+
答案

(I)f′(x)=2xex-1+x2ex-1-x2-2x=x(x+2)(ex-1-1)…(2分)

令f′(x)=0,可得x1=-2,x2=0,x3=1

x(-∞,-2)-2(-2,0)0(0,1)1(1,+∞)
f′(x)-0+0-0+
f(x)极小极大极小
函数y=f(x)的增区间为(-2,0)和(1,+∞),减区间为(-∞,-2)和(0,1)…(5分)

(II)①当0<a≤1时,f′(x)<0,f(x)在[0,a]上递减,

fmin(x)=f(a)=a2(ea-1-1)-

a3
3

②当a>1时,由(I)知∴fmin(x)=f(1)=-

1
3

∴f(x)在[0,a]上的最小值是

fmin(x)=

a2(ea-1-1)-
a3
3
,(0<a≤1)
-
1
3
,(a>1)
…(8分)

(III)设gn(x)=ex-1-

xn
n!
当n=1时,只需证明g1(x)=ex-1-x>0

当x∈(1,+∞)时

g′1(x)=ex-1-1>0,

所以g1(x)=ex-1-x在(1,+∞)上单调增函数

∴g1(x)>g(1)=e0-1=0,即ex-1>x;  …(10分)

当x∈(1,+∞)时,假设n=k时不等式成立,即

gk(x)=ex-1-
xk
k!
>0,

当n=k+1时,

因为

g′k+1(x)=ex-1-
(k+1)xk
(k+1)!
=ex-1-
ek
k!
>0,

所以g'k+1(x)在(1,+∞)上也是增函数

所以

gk+1(x)>gk+1(1)=e0-
1
(k+1)!
=1-
1
(k+1)!
>0

即当n=k+1时,不等式成立.

所以当x∈(1,+∞)时,∀n∈N+ex-1

xn
n!
…(14分)

多项选择题
单项选择题 A1/A2型题