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微专题2 导数中函数的构造问题
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联系已知条件和结论,构造辅助函数是高中数学中一种常用的方法,解题中若遇到有关不等式、方程及最值类问题,则可构造函数,并确定自变量的取值范围,通过研究函数的单调性、最值等,可使问题变得清晰明了,因此,准确构造函数是解题的关键.构造函数的主要依据有两个:一是直接根据所求解的不等式或方程;二是根据求导的基本法则.
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构造函数比较大小
C
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∴g(0.1)>g(0),
∴0.1e0.1+ln 0.9>0,
∴a>c,∴b>a>c.
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[典例2] (2020·全国Ⅰ卷)若2a+log2a=4b+2log4b,则( )
A.a>2b B.a<2b
C.a>b2 D.a<b2
[解析] 由指数和对数的运算性质可得
2a+log2a=4b+2log4b=22b+log2b.
令f(x)=2x+log2x,则f(x)在(0,+∞)上单调递增.
又∵22b+log2b<22b+log2b+1=22b+log22b,
∴2a+log2a<22b+log22b,即f(a)<f(2b),∴a<2b.
B
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解决这两道题的基本思路是:根据条件,构造函数,通过求导,得到函数的单调性,进而利用单调性比较大小.
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A
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构造函数解不等式
D
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若对∀x∈(0,+∞),不等式xex-3-x-ln x≥a恒成立,则a的最大值为
( )
A.-2 B.0
C.e-2-1 D.-ln 3
A
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解析:原不等式可化为ex+ln x-3-(x+ln x-3)-1≥a+2,
构造H(t)=et-t-1,且t=x+ln x-3,
则H′(t)=et-1,当t>0时,H′(t)>0;
当t<0时,H′(t)<0,
∴当t=0时,
H(t)取到最小值H(0)=e0-1=0.
∴a+2≤0,即a≤-2,故a的最大值为-2.
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构造函数求解综合问题
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(2)若不等式eax≥sin x-cos x+2对任意的x≥0恒成立,求实数a的取值范围.
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当x≥0,a≥1时,eax≥ex,
所以当a≥1时,eax≥sin x-cos x+2对任意的x≥0恒成立.
当a<1时,设h(x)=eax-sin x+cos x-2,
则h′(x)=aeax-cos x-sin x,
h′(0)=a-1<0,所以存在实数x0>0,使得对于任意的x∈(0,x0),均有h′(x)<0,
所以h(x)在(0,x0)上单调递减,
所以当x∈(0,x0)时,h(x)<0,
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即eax<sin x-cos x+2,
所以a<1不符合题意.
综上所述,实数a的取值范围为[1,+∞).
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1.利用导数求得f(x)在(0,+∞)上单调递增,进而求得f(x)>f(0)=0,从而f(x)在(0,+∞)上没有零点.
2.求解恒成立问题的关键是能够通过放缩或者构造函数的方式,利用导数确定函数的单调性,进而通过分类讨论的方式确定参数的取值范围.
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