1. 构造辅助函数
要证当 x≥1 时,x(x+1)(1+lnx)≥2 恒成立,
可构造辅助函数 g(x)=x(x+1)(1+lnx)=(1+x1)(1+lnx),其中 x≥1.
2. 对辅助函数求导数
对 g(x) 求导数,得:
g′(x)=(1+x1)′(1+lnx)+(1+x1)(1+lnx)′
g′(x)=−x21(1+lnx)+(1+x1)x1=−x21−x2lnx+x1+x21=x2x−lnx.
3. 判断导数的符号以确定函数的单调性
令 h(x)=x−lnx,当 x≥1 时,h′(x)=1−x1≥0.
所以 h(x) 在 [1,+∞) 上单调递增,故 h(x)≥h(1)=1>0.
因此,当 x≥1 时,恒有 g′(x)=x2h(x)>0.
所以 g(x) 在 [1,+∞) 上单调递增.
4. 求最值并得出结论
因为 g(x) 在 [1,+∞) 上单调递增,
所以对于任意 x≥1,恒有 g(x)≥g(1).
而 g(1)=1(1+1)(1+ln1)=2,
所以当 x≥1 时,x(x+1)(1+lnx)≥2 成立.