问题 解答题
已知函数f(x)=xlnx.
(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间和最小值;
(Ⅱ)当b>0时,求证:bb≥(
1
e
)
1
e
(其中e=2.718 28…是自然对数的底数);
(Ⅲ)若a>0,b>0,证明:f(a)+(a+b)ln2≥f(a+b)-f(b).
答案

(Ⅰ)∵f'(x)=lnx+1(x>0),

令f'(x)≥0,即lnx≥-1=lne-1.…(1分)

x≥e-1=

1
e
.,

x∈[

1
e
,+∞).

同理,令f′(x)≤0可得x(0,

1
e
].

∴f(x)单调递增区间为[

1
e
,+∞),单调递减区间为(0,
1
e
]
.…(3分)

由此可知y=f(x)min=f(

1
e
)=-
1
e
.…(4分)

(Ⅱ)由(I)可知当b>0时,有f(b)≥f(x)min=-

1
e

blnb≥-

1
e

ln(bb)≥-

1
e
=ln(
1
e
)
1
e

bb≥(

1
e
)
1
e

(Ⅲ) 设函数g(x)=f(x)+f(k-x),(k>0)

∵f(x)=xlnx,
∴g(x)=xlnx+(k-x)ln(k-x),
∴0<x<k.
∵g′(x)=lnx+1-ln(k-x)-1=ln
x
k-x
令g′(x)>0,则有
x
k-x
>1⇒
2x-k
k-x
>0⇒
k
2
<x<k.

∴函数g(x)在[

k
2
,k)上单调递增,在(0,
k
2
]
上单调递减.

∴g(x)的最小值为g(

k
2
),即总有g(x)≥g(
k
2
)

g(

k
2
)=f(
k
2
)+f(k-
k
2
)=kln
k
2
=k(lnk-ln2)=f(k)-kln2,

∴g(x)≥f(k)-kln2,

即f(x)+f(k-x)≥f(k)-kln2.

令x=a,k-x=b,则k=a+b.

∴f(a)+f(b)≥f(a+b)-(a+b)ln2.

∴f(a)+(a+b)ln2≥f(a+b)-f(b).

单项选择题
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