(2010•福州模拟)已知函数f(x)=xlnx.

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  • 解题思路:(1)先求函数f(x)的值域,然后对函数f(x)进行求导,根据导函数的正反判断函数的单调性,进而可得到最小值;

    (2)先由(1)可判断函数在不同区间的不同取值,然后对m的范围进行分析可确定方程f(x)-m=0(m∈R)的解的个数.

    (3)先将不等式f(a)+f(b)≥f(a+b)-(a+b)ln2转化为f(a)+f[(a+b)-a]≥f(a+b)-(a+b)ln2,然后令函数g(x)=f(x)+f(k-x)并将函数f(x)的解析式代入后求导数,根据导数的正负判断函数的单调性从而求出函数g(x)的最小值,并且任意x有g(x)大于等于g(x)的最小值,得证.

    (I)f(x)的定义域为(0,+∞)

    f′(x)=lnx+1,令f′(x)=0,得:x=

    1

    e,

    当x∈(0,+∞)时,f′(x),f(x)的变化的情况如下:

    所以,f(x)在(0,+∞)最小值是f(

    1

    e)=−

    1

    e.

    (Ⅱ)当x∈(0,

    1

    e),f(x)单调递减且f(x)的取值范围是(−

    1

    e,0);

    当x∈(

    1

    e,+∞)时,f(x)单调递增且f(x)的取值范围是(−

    1

    e,+∞)

    下面讨论f(x)-m=0的解;

    所以,当m<−

    1

    e时,原方程无解;

    当m=−

    1

    e或m≥0时,原方程有唯一解;

    当−

    1

    e<m<0时,原方程有两解

    (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)

    g′(x)=lnx+1−ln(k−x)−1=ln

    x

    k−x

    令g'(x)>0,则ln

    x

    k−x>0,∴[x/k−x>1,∴

    2x−k

    k−x>0,

    解得:

    k

    2<x<k,

    令g'(x)<0,解得:0<x<

    k

    2]

    ∴函数g(x)在(0,

    k

    2)上单调递减,在(

    k

    2,k)上单调递增,

    ∴g(x)在(0,k)上的最小值为g(

    k

    2)

    ∴当x∈(0,k)时,总有g(x)≥g(

    k

    2),

    即:f(x)+f(k−x)≥f(

    k

    2)+f(k−

    k

    2)=2f(

    k

    2)

    =kln

    k

    2=klnk−kln2=f(k)−kln2

    令x=a,k-x=b,则有:f(a)+f(b)≥f(a+b)-(a+b)ln2.

    点评:

    本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;根的存在性及根的个数判断;利用导数研究函数的单调性.

    考点点评: 本题主要考查函数的单调性与其导函数的正负之间的关系.导数是高考的热点题,每年必考,要给予充分重视.