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≥(1e)1e(其中e=

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  • 解题思路:(I)先对函数求导,令导函数大于0得到递增区间,令导函数小于0得到递减区间,进一步求出最小值;

    (II)由(I)可知当b>0时,有

    f(b)≥f(x

    )

    min

    =−

    1

    e

    ,整理可得要证的结论.

    (III)构造函数g(x)=f(x)+f(k-x),(k>0),利用导函数判断出g(x)的单调性,进一步求出g(x)的最小值为

    g(

    k

    2

    )

    整理可得证.

    (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,

    即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).

    而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).

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;导数在最大值、最小值问题中的应用.

    考点点评: 本题考查了导数的应用:利用导数判断函数的单调性及求单调区间;函数在区间上的最值的求解,其一般步骤是:先求极值,比较函数在区间内所有极值与端点函数.若函数在区间上有唯一的极大(小)值,则该极值就是相应的最大(小)值.