问题
解答题
已知函数f(x)=axlnx(a≠0).
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间和最值;
(Ⅱ)若m>0,n>0,a>0,证明:f(m)+f(n)≥f(m+n)-a(m+n)ln2.
答案
(Ⅰ)∵f'(x)=alnx+a(x>0),
当a>0时,令f'(x)≥0,即lnx≥-1=lne-1.
∴x≥e-1=
.,∴x∈[1 e
,+∞).1 e
同理,令f'(x)≤0,可得x∈(0,
].1 e
∴f(x)单调递增区间为[
,+∞),单调递减区间为(0,1 e
].1 e
由此可知y=f(x)min=f(
)=-1 e
.无最大值.a e
当a<0时,令f'(x)≥0,即lnx≤-1=lne-1.∴x≤e-1=
.,∴x∈(0,1 e
].1 e
同理,令f'(x)≤0可得x∈[
,+∞).1 e
∴f(x)单调递增区间为(0,
],单调递减区间为[1 e
,+∞).1 e
由此可知y=f(x)max=f(
)=-1 e
.此时无最小值.a e
(Ⅱ)不妨设m≥n>0,令n=x,
记g(x)=amlnm+axlnx-a(m+x)ln
(x>0)m+x 2
g′(x)=alnx+a-aln
-a=alnm+x 2 2x m+x
∵m+x≥2x∴
≤1,∴aln2x m+x
≤0,x-m m+x
∴g'(x)≤0,∴g(x)是减函数,
∵m≥x>0,∴g(x)≥g(m)=0∴g(x)=amlnm+axlnx-a(m+x)ln
≥0,即得证.m+x 2