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.