(2014•南开区二模)设函数f(x)=x(ex-1)-ax2(e=2071828…是自然对数的底数).

(2014•南开区二模)设函数f(x)=x(ex-1)-ax2(e=2071828…是自然对数的底数).
(I)若a=[1/2],求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若当x≥0时f(x)≥0,求a的取值范围;
(Ⅲ)设n∈N*,x>0,求证:ex>1+[x/1!]+
x2
2!
+…+
xn
n!
n!=n×(n-1)×…×2×1.
lyly先生 1年前 已收到1个回答 举报

童小远 幼苗

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解题思路:(Ⅰ)通过求导得出函数的单调区间,
(Ⅱ)由f(x)=x(ex-1-ax)得g(x)=ex-1-ax,则g′(x)=ex-a.通过讨论a≤1,a>1分别求出a的范围,
(Ⅲ)可通过数学归纳法进行证明.

(Ⅰ)a=[1/2]时,f(x)=x(ex-1)-[1/2]x2
f′(x)=ex-1+xex-x=(ex-1)((x+1).
令f'(x)>0,得x<-1或x>0,
所以f(x)的单调递增区间为(-∞,-1),(0,+∞).
(Ⅱ)f(x)=x(ex-1-ax)
令g(x)=ex-1-ax,则g′(x)=ex-a.
若a≤1,则当(0,+∞)时,g′(x)>0,g(x)为增函数,
而g(x)=0,从而当x≥0时,g(x)≥0,即f(x)≥0.
若a>1,则当x∈(0,lna)时,g′(x)<0,g(x)为减函数,
而g(x)=0,从而当x∈(0,lna)时,g(x)<0,即f(x)<0.
所以不合题意,舍去.
综合得a的取值范围为(-∞,1].
(Ⅲ)用数学归纳法证明:
(1)n=1时,令h(x)=ex-(1+x),x≥0,
显然h(0)=0,h′(x)=ex-1>0对x>0成立,∴h(x)在[0,+∞)递增,
当x>0时,有h(x)>h(0)=0,即ex>1+x,
∴n=1时不等式成立,
(2)假设n=k时不等式成立,
即ex>1+[x/1!]+
x2
2!+…+
xk
k!,
当n=k+1时,令m(x)=ex-(1+[x/1!]+…+
xk+1
(k+1)!),
显然m(0)=0,由归纳假设m;′′(x)=ex-(1+[x/1!]+…+
xk
k!)>0对x>0成立,
∴m(x)在[0,+∞)递增,
当x>0时,有m(x)>m(0)=0,
即ex>1+[x/1!]+…+
xk+1
(k+1)!当n=k+1时不等式成立,
综合(1)(2)得:
n∈N*,x>0,ex>1+[x/1!]+
x2
2!+…+
xn
n!.

点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值;利用导数求闭区间上函数的最值.

考点点评: 本题考查了函数的单调性,考查导数的应用,考查分类讨论思想,数学归纳法的应用,是一道综合题.

1年前

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