问题
解答题
设函数f(x)=x2ex-1-
(1)求函数y=f(x)的单调区间; (2)求y=f(x)在[-1,2]上的最小值; (3)当x∈(1,+∞)时,用数学归纳法证明:∀n∈N*,ex-1>
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答案
(1)f'(x)=2xex-1+x2ex-1-x2-2x=x(x+2)(ex-1-1),
令f'(x)=0,可得x1=-2,x2=0,x3=1.
当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:
x | (-∞,-2) | -2 | (-2,0) | 0 | (0,1) | 1 | (1,+∞) |
f'(x) | - | 0 | + | 0 | - | 0 | + |
f(x) | ↓ | 极小值 | ↑ | 极大值 | ↓ | 极小值 | ↑ |
(2)当x∈[-1,2]时,f(-1)=
-1 e2
<0,2 3
f(2)=4(e-
)>0,f(x)极小值=f(1)=-5 3
>f(-1),f(x)极大值=f(0)=0.1 3
所以f(x)在[-1,2]上的最小值为
-1 e2
.2 3
(3)设gn(x)=ex-1-
,当n=1时,只需证明g1(x)=ex-1-x>0,当x∈(1,+∞)时,g1′(x)=ex-1-1>0,xn n!
所以g1(x)=ex-1-x在(1,+∞)上是增函数,∴g1(x)>g1(1)=e0-1=0,即ex-1>x;
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gk+1′(x)=ex-1-
=ex-1-(k+1)xk (k+1)!
>0,xk k!
所以gk+1(x)在(1,+∞)上也是增函数.
所以gk+1(x)>gk+1(1)=e0-
=1-1 (k+1)!
>0,1 (k+1)!
即当n=k+1时,不等式成立.
由归纳原理,知当x∈(1,+∞)时,∀n∈N*,ex-1>
.xn n!