设函数f(x)=xlnx(x>0).(1)求函数f(x)的最小值;(2)设F(x)=ax2+f'(x)(a∈R),讨论函数F(x)的单调性;(3)斜率为k的直线与曲线y=f'(x)
(1)解:f'(x)=lnx+1(x>0),令f'(x)=0,得.(2分)∵当时,f'(x)<0;当时,f'(x)>0,∴当时,.(2)F(x)=ax2+lnx+1(x>0),.①当a≥0时,恒有F'(x)>0,F(x)在(0,+∞)上是增函数;②当a<0时,令F'(x)>0,得2ax2+1>0,解得;令F'(x)<0,得2ax2+1<0,解得.综上,当a≥0时,F(x)在(0,+∞)上是增函数;当a<0时,F(x)在上单调递增,在上单调递减.(3)证:.要证,即证,等价于证,令,则只要证,由t>1知lnt>0,故等价于证lnt<t﹣1<tlnt(t>1)(*).①设g(t)=t﹣1﹣lnt(t≥1),则,故g(t)在[1,+∞)上是增函数,∴当t>1时,g(t)=t﹣1﹣lnt>g(1)=0,即t﹣1>lnt(t>1).②设h(t)=tlnt﹣(t﹣1)(t≥1),则h'(t)=lnt≥0(t≥1),故h(t)在[1,+∞)上是增函数,∴当t>1时,h(t)=tlnt﹣(t﹣1)>h(1)=0,即t﹣1<tlnt(t>1).由①②知(*)成立,得证.
题目简介
设函数f(x)=xlnx(x>0).(1)求函数f(x)的最小值;(2)设F(x)=ax2+f'(x)(a∈R),讨论函数F(x)的单调性;(3)斜率为k的直线与曲线y=f'(x)
题目详情
(1)求函数f(x)的最小值;
(2)设F(x)=ax2+f'(x)(a∈R),讨论函数F(x)的单调性;
(3)斜率为k的直线与曲线y=f'(x)交于A(x1,y1)、B(x2,y2)(x1<x2)两点,求证:
答案
(1)解:f'(x)=lnx+1(x>0),令f'(x)=0,得
.(2分)
时,f'(x)<0;当
时,f'(x)>0,
时,
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上单调递增,在
上单调递减.
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,即证
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,由t>1知lnt>0,故等价于证lnt<t﹣1<tlnt(t>1)(*).
,
∵当
∴当
(2)F(x)=ax2+lnx+1(x>0),
①当a≥0时,恒有F'(x)>0,F(x)在(0,+∞)上是增函数;
②当a<0时,令F'(x)>0,得2ax2+1>0,解得
令F'(x)<0,得2ax2+1<0,解得
综上,当a≥0时,F(x)在(0,+∞)上是增函数;当a<0时,F(x)在
(3)证:
要证
等价于证
令
则只要证
①设g(t)=t﹣1﹣lnt(t≥1),则
故g(t)在[1,+∞)上是增函数,
∴当t>1时,g(t)=t﹣1﹣lnt>g(1)=0,即t﹣1>lnt(t>1).
②设h(t)=tlnt﹣(t﹣1)(t≥1),则h'(t)=lnt≥0(t≥1),
故h(t)在[1,+∞)上是增函数,
∴当t>1时,h(t)=tlnt﹣(t﹣1)>h(1)=0,即t﹣1<tlnt(t>1).
由①②知(*)成立,得证.