已知函数f(x)=xlnx+ax(a∈R)
(I)当a=0,求f(x)的最小值;
(II)若函数f(x)在区间[e2,+∞)上为增函数,求a的取值范围;
(III)当a>0,b>0,求证f(a)+f(b)≥f(a+b)-(a+b)ln2.
网友回答
解:(I)f(x)的定义域为(0,+∞),,
当x∈(0,+∞)时,f'(x),f(x)的变化的情况如下:
xf'(x)-0+f(x)单调递减极小值单调递增∴由表格可知:函数f(x)在区间(0,+∞)上有唯一的极小值,因此也是最小值.
即.
(II)?由题意得:f'(x)=lnx+a+1,
∵函数f(x)在区间[e2,+∞)上为增函数,∴当x∈[e2,+∞)时f'(x)≥0,即lnx+a+1≥0在[e2,+∞)上恒成立,∴a≥-1-lnx,
又当x∈[e2,+∞)时,lnx∈[2,+∞),∴-1-lnx∈(-∞,-3],
∴a≥-3.
(III)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,则,∴,∴,解得.
令,
∴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f(x)+f(k-x)≥==klnk-kln2=f(k)-kln2
令x=a,k-x=b,则有:f(a)+f(b)≥f(a+b)-(a+b)ln2.
解析分析:(I)利用导数与函数单调性的关系定理即可得出极小值,进而得到最小值.(II)函数f(x)在区间[e2,+∞)上为增函数?当x∈[e2,+∞)时f'(x)≥0?lnx+a+1≥0在[e2,+∞)上恒成立?a≥[-1-lnx]max,x∈[e2,+∞).解出即可.(III)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).利用导数研究其单调性即可证明结论.
点评:本题综合考查了利用导数研究函数的单调性、极值、最值等性质,及其等价转化、构造函数法等基本技能.需要较好的观察力和计算能力.