问题 解答题
设函数f(x)=x2ex-1-
1
3
x3-x2(x∈R)

(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
xn
n!
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
∴函数y=f(x)的增区间为(-2,0)和(1,+∞),减区间为(-∞,-2)和(0,1).

(2)当x∈[-1,2]时,f(-1)=

1
e2
-
2
3
<0,

f(2)=4(e-

5
3
)>0,f(x)极小值=f(1)=-
1
3
>f(-1),f(x)
极大值=f(0)=0.

所以f(x)在[-1,2]上的最小值为

1
e2
-
2
3

(3)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,g1(x)=ex-1-1>0,

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-

xk
k!
>0,

当n=k+1时,

因为gk+1(x)=ex-1-

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

所以gk+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.

由归纳原理,知当x∈(1,+∞)时,∀n∈N*,ex-1

xn
n!

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