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导数中的函数构造问题
微练(二十二)
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一、单项选择题
1.已知f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)为f(x)的导函数,且满足f(x)<-xf′(x),则不等式f(x+1)>(x-1)f(x2-1)的解集是( )
A.(0,1) B.(2,+∞)
C.(1,2) D.(1,+∞)
根据题意,构造函数y=xf(x),x∈(0,+∞),则y′=f(x)+xf′(x)<0,所以函数y=xf(x)的图象在(0,+∞)上单调递减.又因为f(x+1)>(x-1)f(x2-1),所以(x+1)f(x+1)>(x2-1)f(x2-1),所以0<x+1<x2-1,解得x>2或x<-1(舍).所以不等式f(x+1)>(x-1)f(x2-1)的解集是(2,+∞).故选B.
2.已知a=ln,b=e-1,c=,则a,b,c的大小关系为( )
A.b>c>a B.a>c>b
C.a>b>c D.b>a>c
依题意得a=ln=,b=e-1=,c==.令f(x)=(x>0),则f′(x)=,x∈(0,e),f′(x)>0,函数f(x)在(0,e)上单调递增,x∈(e,+∞),f′(x)<0,函数f(x)在(e,+∞)上单调递减.所以f(x)max=f(e)==b,且f(3)>f(8),即a>c,所以b>a>c.故选D.
3.(2025·云南模拟)已知f′(x)是定义域为的函数f(x)的导函数,且f′(x)sin x+f(x)cos x<0,则不等式f(x)sin x>f的解集是( )
A.(0,1) B.
C. D.
设g(x)=f(x)sin x,x∈,g′(x)=f′(x)sin x+f(x)cos x<0,所以函数g(x)在上单调递减,f(x)sin x>f⇔f(x)sin x>fsin,即g(x)>g,得所以0<x<,所以不等式的解集为.故选C.
4.若f(x)满足xf′(x)-f(x)>0,△ABC为锐角三角形,则下列选项正确的是( )
A.f(sin A)sin B>f(sin B)sin A
B.f(sin A)sin B<f(sin B)sin A
C.f(cos A)sin B>f(sin B)cos A
D.f(cos A)sin B<f(sin B)cos A
由于xf′(x)-f(x)>0,则>0.即令F(x)=,则F′(x)=>0.则F(x)=在(-∞,0),(0,+∞)内单调递增.△ABC为锐角三角形,则A+B>,则>B>-A>0,则1>sin B>sin =cos A>0.故>,变形得到f(cos A)sin B<f(sin B)cos A.故选D.
5.已知实数a,b,c∈(0,1),e为自然对数的底数,且ae2=2ea,be3=3eb,2c=ecln 2,则( )
A.b<a<c
B.a<b<c
C.b<c<a
D.c<a<b
由ae2=2ea,be3=3eb,2c=ecln 2得=,=,===,构造函数f(x)=(x>0),求导得f′(x)=,令f′(x)=0,得x=1.当x∈(0,1)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.因为1<ln 4<2<3,所以f(ln 4)<f(2)<f(3),所以f(c)<f(a)<f(b),又因为a,b,c∈(0,1),f(x)在(0,1)上单调递减,所以b<a<c.故选A.
6.已知函数f(x)在R上可导,其导函数为f′(x),若f(x)满足(x-1)[f′(x)-f(x)]>0,f(2-x)=f(x)e2-2x,则下列判断一定正确的是( )
A.f(1)<f(0)
B.f(2)>e2f(0)
C.f(3)>e3f(0)
D.f(4)<e4f(0)
由已知f(2-x)=f(x)e2-2x,变形得=,构造函数g(x)=,则g′(x)=.因为f(x)满足(x-1)[f′(x)-f(x)]>0,所以当x>1时,f′(x)-f(x)>0.所以g′(x)>0.则函数g(x)在(1,+∞)上单调递增;当x<1时,f′(x)-f(x)<0.所以g′(x)<0.此时函数g(x)在(-∞,1)上单调递减.对于A,g(0)>g(1),即>,ef(0)>f(1),无法判断f(0),f(1)的大小,故A错误;
对于B,g(2)=g(0),即=,即f(2)=e2f(0),故B错误;对于C,g(3)>g(2)=g(0),即>=,所以f(3)>e3f(0),故C正确;对于D,g(4)>g(2)=g(0),即>,所以f(4)>e4f(0),故D错误.故选C.
二、多项选择题
7.定义在上的函数f(x),f′(x)是f(x)的导函数,且f′(x)<-tan x·f(x)恒成立,则( )
A.f>f B.f>f
C.f>f D.f>f
依题意0<x<,由f′(x)<-tanx·f(x),得f′(x)<-·f(x),sin x·f(x)+cos x·f′(x)<0.构造函数F(x)=,F′(x)=<0,所以F(x)在上单调递减.F>F>F,>>,>>f,所以f>f,f>f.故选CD.
三、填空题
8.已知a=,b=,c=sin 0.1,则a,b,c的大小顺序为________.
b<a<c
构造函数f(x)=sin x-x,f′(x)=cos x-,f′(x)在上单调递减,f′(x)≥f′=->0,所以f(x)在上单调递增,f(0.1)>f(0)=0,所以sin 0.1>,即c>a,b-a=-=0.4×.因为e≈2.718,π≈3.14,e2>2π,所以b<a.综上b<a<c.
9.(2024·厦门三模)已知奇函数f(x)及其导函数f′(x)的定义域均为R,f(1)=2,当x>0时,xf′(x)+f(x)>0,则使不等式xf(x)>2成立的x的取值范围是________________________.
(-∞,-1)∪(1,+∞)
因为当x>0时,xf′(x)+f(x)>0,所以[xf(x)]′>0,令F(x)=xf(x),则F′(x)>0,F(x)单调递增,因为f(x)是奇函数,所以f(x)=-f(-x),所以F(-x)=(-x)f(-x)=-x[-f(x)]=xf(x)=F(x),所以F(x)为偶函数,图象关于y轴对称,因为f(1)=2,所以F(1)=f(1)=2,
所以F(-1)=2,大致图象如图,所以xf(x)>2
成立的x的取值范围是(-∞,-1)∪(1,+∞).
10.(2025·河北模拟)若a=,b=tan,c=ln,则a,b,c的大小关系为____________(用“<”号连接).
c<a<b
令函数f(x)=tan x-x,x∈(0,1),求导得f′(x)=-1=-1>0,即函数f(x)在(0,1)上单调递增,f(x)>f(0)=0,则f>0,即b=tan>>=a,令函数g(x)=ln(x+1)-x,x∈(0,1),求导得g′(x)=-1<0,即函数g(x)在(0,1)上单调递减,g(x)<g(0)=0,则g<0,即c=ln<<=a,所以a,b,c的大小关系为c<a<b.
$$