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

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

或m≥0时,原方程有唯一解

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

klnk-kln2=f(k)-kln2

令x=a,k-x=b,

则有:f(a)+f(b)≥f(a+b)-(a+ b)ln2。

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