题目内容

6.已知函数f(x)=xlnx+a.
(1)若函数y=f(x)在x=e处的切线方程为y=2x,求实数a的值;
(2)设m>0,当x∈[m,2m]时,求f(x)的最小值;
(3)求证:${?_n}∈{N_+},{e^{1+\frac{1}{n}}}>{(1+\frac{1}{n})^e}$.

分析 (1)求出切点坐标,代入函数进行求解即可.
(2)求好的导数,判断函数的单调性进行求解即可.
(3)令x=$\frac{n}{n+1}$,利用(2)的结论,构造不等式进行证明即可.

解答 解:(1)∵函数y=f(x)在x=e处的切线方程为y=2x,
∴此时y=2e,即切点坐标为(e,2e),
则切点也在函数f(x)上,则f(e)=elne+a=e+a=2e,
则a=e,
(2)函数的导数f′(x)=lnx+1,
由f′(x)>0得x>$\frac{1}{e}$,由f′(x)<0得0<x<$\frac{1}{e}$,
即函数在($\frac{1}{e}$,+∞)上为增函数,在(0,$\frac{1}{e}$)上为减函数,
①当2m≤$\frac{1}{e}$,即m≤$\frac{1}{2e}$时,f(x)min=f(2m)=2mln2m+a,
②当m<$\frac{1}{e}$<2m,即$\frac{1}{2e}$<m<$\frac{1}{e}$时,f(x)min=f($\frac{1}{e}$)=-$\frac{1}{e}$+a,
③当m≥$\frac{1}{e}$时,f(x)min=f(m)=mlnm+a.
(3)令x=$\frac{n}{n+1}$,则x>$\frac{1}{e}$,
由(2)知,xlnx+a≥-$\frac{1}{e}$+a,
即xlnx≥-$\frac{1}{e}$,当x=$\frac{1}{e}$时,取等号,
∴$\frac{n}{n+1}$ln=$\frac{n}{n+1}$>-$\frac{1}{e}$,则-ln$\frac{n+1}{n}$>-$\frac{1}{e}$•$\frac{n+1}{n}$,即e•$\frac{n+1}{n}$<$\frac{n+1}{n}$,即ln(1+$\frac{1}{n}$)e<1+$\frac{1}{n}$,
∴${?_n}∈{N_+},{e^{1+\frac{1}{n}}}>{(1+\frac{1}{n})^e}$.

点评 本题主要考查导数的综合应用以及利用导数证明不等式,综合性较强,难度较大.

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