问题
解答题
设函数f(x)=x2ex-1-
(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>
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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) | 减 | 极小 | 增 | 极大 | 减 | 极小 | 增 |
(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)=
…(8分)a2(ea-1-1)-
,(0<a≤1)a3 3 -
,(a>1)1 3
(III)设gn(x)=ex-1-
当n=1时,只需证明g1(x)=ex-1-x>0xn n!
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-
>0,xk k!
当n=k+1时,
因为g′k+1(x)=ex-1-
=ex-1-(k+1)xk (k+1)!
>0,ek k!
所以g'k+1(x)在(1,+∞)上也是增函数
所以gk+1(x)>gk+1(1)=e0-
=1-1 (k+1)!
>01 (k+1)!
即当n=k+1时,不等式成立.
所以当x∈(1,+∞)时,∀n∈N+,ex-1>
…(14分)xn n!