题目
[题目]证明当 gt 0 时, (1+x)ln (1+x)gt x

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查利用导数证明不等式的方法,涉及函数单调性的分析。
解题核心思路:构造辅助函数$f(x) = (1+x)\ln(1+x) - x$,通过求导分析其单调性,结合初始值$f(0)=0$,证明当$x>0$时$f(x)>0$,从而得出原不等式成立。
破题关键点:
- 构造函数:将不等式转化为函数形式,便于分析。
- 求导分析单调性:通过导数$f'(x) = \ln(1+x)$的符号判断函数单调性。
- 结合初始值:利用$f(0)=0$和单调递增性,推出$x>0$时$f(x)>0$。
步骤1:构造辅助函数
设函数$f(x) = (1+x)\ln(1+x) - x$,需证明当$x>0$时$f(x) > 0$。
步骤2:求导分析单调性
计算$f(x)$的导数:
$f'(x) = \frac{d}{dx}\left[(1+x)\ln(1+x)\right] - \frac{d}{dx}(x)$
应用乘积法则:
$\frac{d}{dx}\left[(1+x)\ln(1+x)\right] = \ln(1+x) + (1+x) \cdot \frac{1}{1+x} = \ln(1+x) + 1$
因此:
$f'(x) = \ln(1+x) + 1 - 1 = \ln(1+x)$
步骤3:判断导数符号
当$x > 0$时,$1+x > 1$,故$\ln(1+x) > 0$,即$f'(x) > 0$。
结论:$f(x)$在$(0, +\infty)$上单调递增。
步骤4:结合初始值
计算$f(0)$:
$f(0) = (1+0)\ln(1+0) - 0 = 0$
由于$f(x)$在$x>0$时单调递增,且$f(0)=0$,故当$x>0$时:
$f(x) > f(0) = 0$
即:
$(1+x)\ln(1+x) - x > 0 \quad \Rightarrow \quad (1+x)\ln(1+x) > x$