题目 已知 $f(x)=x\ln x+(1-x)\ln (1-x)$． 问题1 求 $f(x)$ 的最小值； 答案1 $-\ln 2$ 解析1 根据题意，有 $f(x)$ 的导函数\[f'(x)=\ln x-\ln (1-x),\]于是\[\begin{array}{c|ccc}\hline<br/>x&\left(0,\dfrac 12\right)&\dfrac 12&\left(\dfrac 12,+\infty\right)\\ \hline<br/>f'(x)&-&0&+\\ \hline<br/>f(x)&\searrow&\min &\nearrow \\ \hline \end{array}\]于是函数 $f(x)$ 的最小值为\[f\left(\dfrac 12\right)=-\ln 2.\] 备注1 问题2 若 $a+b+c=1$，$a,b,c\in (0,1)$，求证：$a\ln a+b\ln b+c\ln c\geqslant (a-2)\ln 2$． 答案2 略 解析2 视 $a$ 为常数，问题转化为<br/><sol>新问题</sol>已知 $b+c=1-a$，其中 $b,c \in(0,1-a)$，$a\in (0,1)$，求证：$b\ln b+c\ln c$ 的最小值不小于 $(a-2)\ln 2-a\ln a$．<br/>由于\[\dfrac{b}{1-a}+\dfrac {c}{1-a}=1,\]根据第 $(1)$ 小题的结论，有\[\dfrac{b}{1-a}\ln\dfrac{b}{1-a}+\dfrac{c}{1-a}\ln\dfrac{c}{1-a}\geqslant -\ln 2,\]也即\[\begin{split} b\ln b+c\ln c&\geqslant -(1-a)\ln 2+(b+c)\ln(1-a)\\ &=-(1-a)\ln 2+(1-a)\ln(1-a)\\<br/>&=-(1-a)\ln 2-a\ln a+a\ln a+(1-a)\ln(1-a)\\<br/>&=-(1-a)\ln 2-a\ln a-\ln 2\\<br/>&=(a-2)\ln 2-a\ln a,\end{split}\]因此原不等式得证． 备注2