Cho hàm số f(x) liên tục trên khoảng \[\left( {0; + \infty } \right)\] thỏa mãn \[f\left( 1 \right) = 1\] và \[f'\left( x \right) \ge x + \frac{1}{x},{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \forall x \in \left( {0; + \infty } \right)\]. Tìm giá trị nhỏ nhất của \[f\left( 2 \right)\].

Đáp án C

Từ \(f'\left( x \right) \ge x + \frac{1}{x},{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \forall x \in \left( {0; + \infty } \right) \Rightarrow \mathop \smallint \limits_1^2 f'\left( x \right){\mkern 1mu} dx \ge \mathop \smallint \limits_1^2 \left( {x + \frac{1}{x}} \right){\mkern 1mu} dx\)

\( \Rightarrow f\left( x \right)\left| {_{\scriptstyle\atop\scriptstyle1}^{\scriptstyle2\atop\scriptstyle}} \right. \ge \left( {\frac{{{x^2}}}{2} + \ln \left| x \right|} \right)\left| {_{\scriptstyle\atop\scriptstyle1}^{\scriptstyle2\atop\scriptstyle}} \right. \Rightarrow f\left( 2 \right) - f\left( 1 \right) \ge \frac{3}{2} + \ln 2 \Rightarrow f\left( 2 \right) \ge \frac{5}{2} + 1\)

Dấu “=” xảy ra \( \Leftrightarrow f'\left( x \right) = x + \frac{1}{x}{\rm{\;}}(x > 0)\) nên \(f\left( x \right) = \frac{{{x^2}}}{2} + \ln x + C.\)

Mà \(f\left( 1 \right) = 1 \Rightarrow \frac{1}{2} + C = 1 \Rightarrow C = \frac{1}{2} \Rightarrow f\left( x \right) = \frac{{{x^2}}}{2} + \ln x + \frac{1}{2}.\)

Vậy giá trị nhỏ nhất của \(f\left( 2 \right)\) bằng \(\frac{5}{2} + \ln 2,\) đạt được khi \(f\left( x \right) = \frac{{{x^2}}}{2} + \ln x + \frac{1}{2}.\)