求证:当 $x\in(0,+\infty)$ 时,$\mathrm{e}^x-x^2\ln x-1>0$ 恒成立.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 题型
    >
    微积分初步
    >
    指对混合函数不等式的证明
  • 知识点
    >
    不等式
    >
    放缩
    >
    切割线放缩法
  • 题型
    >
    不等式
    >
    恒成立与存在性问题
【答案】
【解析】
引理 $1$  $\ln x \leqslant \dfrac{x}{\mathrm{e} }$.
引理 $2$  $\mathrm{e} ^x\geqslant \mathrm{e} x$.
由引理 $1$ 可知,$$ \mathrm{e}^x-x^2\ln x-1\geqslant \mathrm{e}^x-\dfrac{x^3}{\mathrm{e} } -1 .$$令 $ f(x)=\mathrm{e}^x-\dfrac{x^3}{\mathrm{e} } -1 $,则$$ f'(x)=\mathrm{e} ^x-\dfrac{3x^2}{\mathrm{e} } .$$由引理 $ 2 $ 可知,$$ f''(x)=\mathrm{e} ^x-\dfrac{6x}{\mathrm{e} }>\mathrm{e} ^x-\mathrm{e} x\geqslant 0 ,$$所以 $ f'(x)$ 在 $(0,+\infty)$ 上单调递增,所以当 $ x>0 $ 时,有$$ f'(x)>f'(0)>0 ,$$故 $ f(x)$ 在 $(0,+\infty)$ 上单调递增,所以当 $ x>0 $ 时,有$$ f(x)>f(0)=0.$$故当 $ x\in(0,+\infty)$ 时,$ \mathrm{e}^x-x^2\ln x-1>0$ 恒成立.
答案 解析 备注
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