问题
解答题
已知函数f(x)=xlnx。
(1)求f(x)的最小值;
(2)讨论关于x的方程f(x)-m=0(m∈R)的解的个数;
(3)当a>0,b>0时,求证:f(a)+f(b)≥f(a+b)-(a+b)ln2。
答案
解:(1)f(x)的定义域为(0,+∞),
f'(x)=lnx+1,令f'(x)=0,得
当x∈(0,+∞)时,f'(x),f(x)的变化情况如下:
所以f(x)在(0,+∞)上的最小值是。
(2)当时,f(x)单调递减且f(x)的取值范围是
当时,f(x)单调递增且f(x)的取值范围是
下面讨论f(x)-m=0的解:
所以,当时,原方程无解
当或m≥0时,原方程有唯一解
当时,原方程有两解。
(3)原不等式可化为:f(a)+f(a+b)-a]≥f(a+b)-(a+b)ln2,
设函数g(x)=f(x)+f(k-x)(k>0),
则g(x)=xlnx+(k-x)ln(k-x)(0<x<k)
令g'(x)<0,解得:
令g'(x)>0,则
∴,
解得
∴函数g(x)在上单调递减,在
上单调递增
∴g(x)在(0,k)上的最小值为
∴当x∈(0,k)时,总有
即
klnk-kln2=f(k)-kln2
令x=a,k-x=b,
则有:f(a)+f(b)≥f(a+b)-(a+ b)ln2。