题目
当 a < b 时,证明:e^a(b-a) < e^b - e^a < e^b(b-a)。
当 $a < b$ 时,证明:$e^a(b-a) < e^b - e^a < e^b(b-a)$。
题目解答
答案
考虑函数 $f(x) = e^x$,由拉格朗日中值定理,存在 $c \in (a, b)$ 使得
$f'(c) = \frac{f(b) - f(a)}{b - a} \Rightarrow e^c = \frac{e^b - e^a}{b - a}.$
由于 $a < c < b$,且 $e^x$ 单调递增,故 $e^a < e^c < e^b$,即
$e^a < \frac{e^b - e^a}{b - a} < e^b.$
两边同乘 $b - a$(正数),得
$e^a(b - a) < e^b - e^a < e^b(b - a).$
或者,利用积分表示 $e^b - e^a = \int_a^b e^x \, dx$,由 $e^x$ 的单调性,有
$e^a(b - a) < \int_a^b e^x \, dx < e^b(b - a),$
同样得出结论。
答案:
$\boxed{e^a(b - a) < e^b - e^a < e^b(b - a)}$