构造法解原函数与导函数共存问题讲义-2026届高三数学一轮复习

2025-08-30
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构造法解f(x)与f'(x)共存问题   高考中有这样一类题型,题目中不是给出具体的函数解析式,而是给出函数f(x)及其导数满足的条件,需要据此条件构造抽象函数,再根据条件得出构造函数的单调性,应用单调性解决问题,该类试题具有一定的难度,下面总结了几种常见类型及解题方法. 一、利用f(x)与xn构造函数 利用f(x)与xn构造函数: ①出现nf(x)+xf'(x)形式,构造函数F(x)=xnf(x); ②出现xf'(x)-nf(x)形式,构造函数F(x)=. 【例1】已知偶函数f(x)(x≠0)的导函数为f'(x),且满足f(-1)=0,当x>0时,2f(x)>xf'(x),则使得f(x)>0成立的x的取值范围是    ;  【例2】设f(x)是定义在R上的偶函数,当x<0时,f(x)+xf'(x)<0,且f(-4)=0,则不等式xf(x)>0的解集是    .  【变式】设f(x)是定义在R上的偶函数,且f(1)=0,当x<0时,有xf'(x)-f(x)>0恒成立,则不等式f(x)>0的解集为    .  二、利用f(x)与ex构造函数 利用f(x)与ex构造函数: ①出现f'(x)-nf(x)的形式,构造函数F(x)=; ②出现f'(x)+nf(x)的形式,构造函数F(x)=f(x)enx. 【例3】已知函数f(x)在R上可导,其导函数为f'(x),且满足:(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) 【例4】若定义在R上的函数f(x)满足f'(x)-2f(x)>0,f(0)=1,则不等式f(x)>e2x的解集为    .  【变式】f(x)为定义在R上的可导函数,且f'(x)>f(x),对任意正实数a,下列式子一定成立的是 (  ) A.f(a)<eaf(0) B.f(a)>eaf(0) C.f(a)< D.f(a)> 三、利用f(x)与sin x,cos x构造函数 利用f(x)与sin x,cos x构造函数的常见类型: ①由条件f'(x)sin x+f(x)cos x,一般构造函数F(x)=f(x)sin x; ②由条件f'(x)cos x-f(x)sin x,一般构造函数F(x)=f(x)cos x; ③由条件,一般构造函数F(x)=; ④由条件,一般构造函数F(x)=. 【例5】(多选)已知偶函数y=f(x)对于任意的x∈满足f'(x)·cos x+f(x)·sin x>0(其中f'(x)是函数f(x)的导函数),则下列不等式中成立的是 (  ) A.f<f B.f>f C.f(0)<f D.f<f 【变式】已知函数f(x)定义在上,f'(x)是它的导函数,且恒有f(x)<f'(x)tan x成立,又知f=,则关于x的不等式f(x)>sin x的解集是    .  四、构造具体函数关系式 【例6】 若ln x-ln y<-(x>1,y>1),则 (  ) A.ey-x>1 B.ey-x<1 C.ey-x-1>1 D.ey-x-1<1 【变式】已知α,β∈,且αsin α-βsin β>0,则下列结论正确的是 (  ) A.α>β B.α2>β2 C.α<β D.α+β>0 学科网(北京)股份有限公司 $$ 构造法解f(x)与f'(x)共存问题   高考中有这样一类题型,题目中不是给出具体的函数解析式,而是给出函数f(x)及其导数满足的条件,需要据此条件构造抽象函数,再根据条件得出构造函数的单调性,应用单调性解决问题,该类试题具有一定的难度,下面总结了几种常见类型及解题方法. 一、利用f(x)与xn构造函数 利用f(x)与xn构造函数: ①出现nf(x)+xf'(x)形式,构造函数F(x)=xnf(x); ②出现xf'(x)-nf(x)形式,构造函数F(x)=. 【例1】已知偶函数f(x)(x≠0)的导函数为f'(x),且满足f(-1)=0,当x>0时,2f(x)>xf'(x),则使得f(x)>0成立的x的取值范围是    ;  解析:构造F(x)=,则F'(x)=,当x>0时,xf'(x)-2f(x)<0,可以推出当x>0时,F'(x)<0,F(x)在(0,+∞)上单调递减.∵f(x)为偶函数,y=x2为偶函数,∴F(x)为偶函数,∴F(x)在(-∞,0)上单调递增.根据f(-1)=0可得F(-1)=0,根据函数的单调性、奇偶性可得函数F(x)的图象如图所示,根据图象可知f(x)>0的解集为(-1,0)∪(0,1). 【例2】设f(x)是定义在R上的偶函数,当x<0时,f(x)+xf'(x)<0,且f(-4)=0,则不等式xf(x)>0的解集是    .  解析:构造F(x)=xf(x),则F'(x)=f(x)+xf'(x),当x<0时,f(x)+xf'(x)<0,可以推出当x<0时,F'(x)<0,∴F(x)在(-∞,0)上单调递减.∵f(x)为偶函数,y=x为奇函数,∴F(x)为奇函数,∴F(x)在(0,+∞)上也单调递减.根据f(-4)=0可得F(-4)=0,根据函数的单调性、奇偶性可得函数F(x)的图象如图所示,根据图象可知xf(x)>0的解集为(-∞,-4)∪(0,4). 【变式】设f(x)是定义在R上的偶函数,且f(1)=0,当x<0时,有xf'(x)-f(x)>0恒成立,则不等式f(x)>0的解集为    .  解析:构造F(x)=,则F'(x)=,当x<0时,xf'(x)-f(x)>0,可以推出当x<0时,F'(x)>0,F(x)在(-∞,0)上单调递增.∵f(x)为偶函数,y=x为奇函数,∴F(x)为奇函数,∴F(x)在(0,+∞)上也单调递增.根据f(1)=0可得F(1)=0,根据函数的单调性、奇偶性可得函数F(x)的图象如图所示,根据图象可知f(x)>0的解集为(-∞,-1)∪(1,+∞). 答案:(-∞,-1)∪(1,+∞) 二、利用f(x)与ex构造函数 利用f(x)与ex构造函数: ①出现f'(x)-nf(x)的形式,构造函数F(x)=; ②出现f'(x)+nf(x)的形式,构造函数F(x)=f(x)enx. 【例3】已知函数f(x)在R上可导,其导函数为f'(x),且满足:(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) 解析:构造F(x)=,则F'(x)==,由(x-1)[f'(x)-f(x)]>0,则x>1时F'(x)>0,F(x)在(1,+∞)上单调递增.当x<1时F'(x)<0,F(x)在(-∞,1)上单调递减.又由f(2-x)=f(x)e2-2x⇔F(2-x)=F(x)⇒F(x)关于x=1对称,从而F(3)>F(0),即>,∴f(3)>e3f(0),故选C. 【例4】若定义在R上的函数f(x)满足f'(x)-2f(x)>0,f(0)=1,则不等式f(x)>e2x的解集为    .  解析:构造F(x)=,则F'(x)==,函数f(x)满足f'(x)-2f(x)>0,则F'(x)>0,F(x)在R上单调递增.又∵f(0)=1,则F(0)=1,f(x)>e2x⇔>1⇔F(x)>F(0),根据单调性得x>0. 【变式】f(x)为定义在R上的可导函数,且f'(x)>f(x),对任意正实数a,下列式子一定成立的是 (  ) A.f(a)<eaf(0) B.f(a)>eaf(0) C.f(a)< D.f(a)> 解析:B 令g(x)=,则g'(x)==>0.∴g(x)在R上为增函数,又a>0,∴g(a)>g(0),即>.故f(a)>eaf(0). 三、利用f(x)与sin x,cos x构造函数 利用f(x)与sin x,cos x构造函数的常见类型: ①由条件f'(x)sin x+f(x)cos x,一般构造函数F(x)=f(x)sin x; ②由条件f'(x)cos x-f(x)sin x,一般构造函数F(x)=f(x)cos x; ③由条件,一般构造函数F(x)=; ④由条件,一般构造函数F(x)=. 【例5】(多选)已知偶函数y=f(x)对于任意的x∈满足f'(x)·cos x+f(x)·sin x>0(其中f'(x)是函数f(x)的导函数),则下列不等式中成立的是 (  ) A.f<f B.f>f C.f(0)<f D.f<f 解析 ∵偶函数y=f(x)对于任意的x∈满足f'(x)·cos x+f(x)·sin x>0,且f'(x)·cos x+f(x)·sin x=f'(x)·cos x-f(x)·(cos x)',∴可构造函数g(x)=,则g'(x)=>0,∴g(x)为偶函数且在上单调递增,∴g=g==2f,g=g==f,g==f,由函数单调性可知g<g<g,即f<f<2f,∴B、D正确,A错误;对于C,g=g=f>g(0)=f(0),∴C正确,故选B、C、D. 答案 BCD 【变式】已知函数f(x)定义在上,f'(x)是它的导函数,且恒有f(x)<f'(x)tan x成立,又知f=,则关于x的不等式f(x)>sin x的解集是    .  解析:∵f(x)<f'(x)tan x,∴f'(x)sin x-f(x)cos x>0,令g(x)=,∴g'(x)=>0,∴g(x)在上为增函数,由f(x)>sin x,∴>1=,∴x>,∴不等式的解集为. 答案: 四、构造具体函数关系式 【例6】 若ln x-ln y<-(x>1,y>1),则 (  ) A.ey-x>1 B.ey-x<1 C.ey-x-1>1 D.ey-x-1<1 解析 依题意,ln x-<ln y-,令f(t)=t-(t≠0).则f'(t)=1+>0,∴f(t)在(-∞,0),(0,+∞)上单调递增;又x>1,y>1,得ln x>0,ln y>0,又ln x-<ln y-.则f(ln x)<f(ln y).又f(t)在(0,+∞)上单调递增.则ln x<ln y,∴1<x<y,即y-x>0,∴ey-x>e0=1,A正确,B不正确;又y-x-1无法确定与0的关系,故C、D不正确. 答案 A 【变式】已知α,β∈,且αsin α-βsin β>0,则下列结论正确的是 (  ) A.α>β B.α2>β2 C.α<β D.α+β>0 解析:B 构造函数f(x)=xsin x,则f'(x)=sin x+xcos x.当x∈时,f'(x)≥0,f(x)是增函数,当x∈时,f'(x)<0,f(x)是减函数,又f(x)为偶函数,∴αsin α-βsin β>0⇔αsin α>βsin β⇔f(α)>f(β)⇔f(|α|)>f(|β|)⇔|α|>|β|⇔α2>β2,故选B. 学科网(北京)股份有限公司 $$构造法解 f(x)与 f'(x)共存问题 高考中有这样一类题型,题目中不是给出具体的函数解析式,而是给出函数 f(x)及其导 数满足的条件,需要据此条件构造抽象函数,再根据条件得出构造函数的单调性,应用单调性 解决问题,该类试题具有一定的难度,下面总结了几种常见类型及解题方法. 一、利用 f(x)与 xn构造函数 利用 f(x)与 xn构造函数: ①出现 nf(x)+xf'(x)形式,构造函数 F(x)=xnf(x); ②出现 xf'(x)-nf(x)形式,构造函数 F(x)=�(�) �� . 【例 1】已知偶函数 f(x)(x≠0)的导函数为 f'(x),且满足 f(-1)=0,当 x>0时,2f (x)>xf'(x),则使得 f(x)>0成立的 x 的取值范围是 ; 【例 2】设 f(x)是定义在 R 上的偶函数,当 x<0时,f(x)+xf'(x)<0,且 f(-4)=0, 则不等式 xf(x)>0的解集是 . 【变式】设 f(x)是定义在 R 上的偶函数,且 f(1)=0,当 x<0时,有 xf'(x)-f(x)>0 恒成立,则不等式 f(x)>0的解集为 . 二、利用 f(x)与 ex构造函数 利用 f(x)与 ex构造函数: ①出现 f'(x)-nf(x)的形式,构造函数 F(x)=�(�) e�� ; ②出现 f'(x)+nf(x)的形式,构造函数 F(x)=f(x)enx. 【例 3】已知函数 f(x)在 R 上可导,其导函数为 f'(x),且满足:(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) 【例 4】若定义在 R 上的函数 f(x)满足 f'(x)-2f(x)>0,f(0)=1,则不等式 f(x)> e2x的解集为 . 【变式】f(x)为定义在 R 上的可导函数,且 f'(x)>f(x),对任意正实数 a,下列式子一 定成立的是( ) A.f(a)<eaf(0) B.f(a)>eaf(0) C.f(a)<�(0) e� D.f(a)>�(0) e� 三、利用 f(x)与 sin x,cos x 构造函数 利用 f(x)与 sin x,cos x 构造函数的常见类型: ①由条件 f'(x)sin x+f(x)cos x,一般构造函数 F(x)=f(x)sin x; ②由条件 f'(x)cos x-f(x)sin x,一般构造函数 F(x)=f(x)cos x; ③由条件 �'(�)sin�-�(�)cos� sin2� ,一般构造函数 F(x)=�(�) sin� ; ④由条件 �'(�)cos�+�(�)sin� cos2� ,一般构造函数 F(x)=�(�) cos� . 【例 5】(多选)已知偶函数 y=f(x)对于任意的 x∈ 0, π 2 满足 f'(x)·cos x+f(x)·sin x>0 (其中 f'(x)是函数 f(x)的导函数),则下列不等式中成立的是 ( ) A. 2f - π 3 <f π 4 B. 2f - π 3 >f π 4 C.f(0)< 2f - π 4 D.f π 6 < 3f π 3 【变式】已知函数 f(x)定义在 0, π 2 上,f'(x)是它的导函数,且恒有 f(x)<f'(x)tan x 成立,又知 f π 6 = 1 2 ,则关于 x 的不等式 f(x)>sin x 的解集是 . 四、构造具体函数关系式 【例 6】 若 ln x-ln y< 1 ln� - 1 ln� (x>1,y>1),则( ) A.ey-x>1 B.ey-x<1 C.ey-x-1>1 D.ey-x-1<1 【变式】已知α,β∈ - π 2 , π 2 ,且αsin α-βsin β>0,则下列结论正确的是 ( ) A.α>β B.α2>β2 C.α<β D.α+β>0 构造法解 f(x)与 f'(x)共存问题 高考中有这样一类题型,题目中不是给出具体的函数解析式,而是给出函数 f(x)及其导 数满足的条件,需要据此条件构造抽象函数,再根据条件得出构造函数的单调性,应用单调性 解决问题,该类试题具有一定的难度,下面总结了几种常见类型及解题方法. 一、利用 f(x)与 xn构造函数 利用 f(x)与 xn构造函数: ①出现 nf(x)+xf'(x)形式,构造函数 F(x)=xnf(x); ②出现 xf'(x)-nf(x)形式,构造函数 F(x)=�(�) �� . 【例 1】已知偶函数 f(x)(x≠0)的导函数为 f'(x),且满足 f(-1)=0,当 x>0时,2f (x)>xf'(x),则使得 f(x)>0成立的 x的取值范围是 ; 解析:构造 F(x)=�(�) �2 ,则 F'(x)=�'(�)·�-2�(�) �3 ,当 x>0时,xf'(x)-2f(x)<0,可以推 出当 x>0时,F'(x)<0,F(x)在(0,+∞)上单调递减.∵f(x)为偶函数,y=x2为偶函 数,∴F(x)为偶函数,∴F(x)在(-∞,0)上单调递增.根据 f(-1)=0可得 F(-1) =0,根据函数的单调性、奇偶性可得函数 F(x)的图象如图所示,根据图象可知 f(x)>0 的解集为(-1,0)∪(0,1). 【例 2】设 f(x)是定义在 R 上的偶函数,当 x<0时,f(x)+xf'(x)<0,且 f(-4)=0, 则不等式 xf(x)>0的解集是 . 解析:构造 F(x)=xf(x),则 F'(x)=f(x)+xf'(x),当 x<0时,f(x)+xf'(x)< 0,可以推出当 x<0时,F'(x)<0,∴F(x)在(-∞,0)上单调递减.∵f(x)为偶函数, y=x为奇函数,∴F(x)为奇函数,∴F(x)在(0,+∞)上也单调递减.根据 f(-4)=0 可得 F(-4)=0,根据函数的单调性、奇偶性可得函数 F(x)的图象如图所示,根据图象 可知 xf(x)>0的解集为(-∞,-4)∪(0,4). 【变式】设 f(x)是定义在 R 上的偶函数,且 f(1)=0,当 x<0时,有 xf'(x)-f(x)>0 恒成立,则不等式 f(x)>0的解集为 . 解析:构造 F(x)=�(�) � ,则 F'(x)=�'(�)·�-�(�) �2 ,当 x<0时,xf'(x)-f(x)>0,可以推出 当 x<0时,F'(x)>0,F(x)在(-∞,0)上单调递增.∵f(x)为偶函数,y=x为奇函数, ∴F(x)为奇函数,∴F(x)在(0,+∞)上也单调递增.根据 f(1)=0可得 F(1)=0, 根据函数的单调性、奇偶性可得函数 F(x)的图象如图所示,根据图象可知 f(x)>0的解集 为(-∞,-1)∪(1,+∞). 答案:(-∞,-1)∪(1,+∞) 二、利用 f(x)与 ex构造函数 利用 f(x)与 ex构造函数: ①出现 f'(x)-nf(x)的形式,构造函数 F(x)=�(�) e�� ; ②出现 f'(x)+nf(x)的形式,构造函数 F(x)=f(x)enx. 【例 3】已知函数 f(x)在 R 上可导,其导函数为 f'(x),且满足:(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) 解析:构造 F(x)=�(�) e� ,则 F'(x)=e ��'(�)-e��(�) e2� = �'(�)-�(�) e� ,由(x-1)[f'(x)-f(x)]>0, 则 x>1时 F'(x)>0,F(x)在(1,+∞)上单调递增.当 x<1时 F'(x)<0,F(x)在(- ∞,1)上单调递减.又由 f(2-x)=f(x)e2-2x⇔F(2-x)=F(x)⇒F(x)关于 x=1对称, 从而 F(3)>F(0),即�(3) e3 > �(0) e0 ,∴f(3)>e3f(0),故选 C. 【例 4】若定义在 R 上的函数 f(x)满足 f'(x)-2f(x)>0,f(0)=1,则不等式 f(x)> e2x的解集为 . 解析:构造 F(x)=�(�) e2� ,则 F'(x)=e 2��'(�)-2e2��(�) e4� = �'(�)-2�(�) e2� ,函数 f(x)满足 f'(x)-2f(x) >0,则 F'(x)>0,F(x)在 R上单调递增.又∵f(0)=1,则 F(0)=1,f(x)>e2x⇔�(�) e2� >1⇔F(x)>F(0),根据单调性得 x>0. 【变式】f(x)为定义在 R 上的可导函数,且 f'(x)>f(x),对任意正实数 a,下列式子一 定成立的是( ) A.f(a)<eaf(0) B.f(a)>eaf(0) C.f(a)<�(0) e� D.f(a)>�(0) e� 解析:B 令 g(x)=�(�) e� ,则 g'(x)=�'(�)e �-�(�)e� (e�)2 = �'(�)-�(�) e� >0.∴g(x)在 R上为增函数,又 a>0,∴g(a)>g(0),即�(�) e� > �(0) e0 .故 f(a)>eaf(0). 三、利用 f(x)与 sin x,cos x构造函数 利用 f(x)与 sin x,cos x构造函数的常见类型: ①由条件 f'(x)sin x+f(x)cos x,一般构造函数 F(x)=f(x)sin x; ②由条件 f'(x)cos x-f(x)sin x,一般构造函数 F(x)=f(x)cos x; ③由条件 �'(�)sin�-�(�)cos� sin2� ,一般构造函数 F(x)=�(�) sin� ; ④由条件 �'(�)cos�+�(�)sin� cos2� ,一般构造函数 F(x)=�(�) cos� . 【例 5】(多选)已知偶函数 y=f(x)对于任意的 x∈ 0, π 2 满足 f'(x)·cos x+f(x)·sin x>0 (其中 f'(x)是函数 f(x)的导函数),则下列不等式中成立的是 ( ) A. 2f - π 3 <f π 4 B. 2f - π 3 >f π 4 C.f(0)< 2f - π 4 D.f π 6 < 3f π 3 解析 ∵偶函数 y=f(x)对于任意的 x∈ 0, π 2 满足 f'(x)·cos x+f(x)·sin x>0,且 f'(x)·cos x+f(x)·sin x=f'(x)·cos x-f(x)·(cos x)',∴可构造函数 g(x)=�(�) cos� ,则 g'(x)=�'(�)cos�+�(�)sin� cos2� >0,∴g(x)为偶函数且在 0, π 2 上单调递增,∴g - π 3 =g π 3 = � π3 cos π3 =2f π 3 ,g - π 4 =g π 4 = � π4 cos π4 = 2f π 4 ,g π 6 = � π6 cos π6 = 2 3 3 f π 6 ,由函数单调性可知 g π 6 <g π 4 <g π 3 ,即 2 3 3 f π 6 < 2f π 4 < 2f π 3 ,∴B、D正确,A错误;对于 C,g - π 4 =g π 4 = 2f - π 4 >g(0)=f(0),∴C正确, 故选 B、C、D. 答案 BCD 【变式】已知函数 f(x)定义在 0, π 2 上,f'(x)是它的导函数,且恒有 f(x)<f'(x)tan x 成立,又知 f π 6 = 1 2 ,则关于 x的不等式 f(x)>sin x的解集是 . 解析:∵f(x)<f'(x)tan x,∴f'(x)sin x-f(x)cos x>0,令 g(x)=�(�) sin� ,∴g'(x)=�'(�)sin�-�(�)cos� sin2� >0,∴g(x)在 0, π 2 上为增函数,由 f(x)>sin x,∴�(�) sin� >1= � π6 sin π6 ,∴x>π 6 ,∴不等式的解 集为 π 6 , π 2 . 答案: π 6 , π 2 四、构造具体函数关系式 【例 6】 若 ln x-ln y< 1 ln� - 1 ln� (x>1,y>1),则( ) A.ey-x>1 B.ey-x<1 C.ey-x-1>1 D.ey-x-1<1 解析 依题意,ln x- 1 ln� <ln y- 1 ln� ,令 f(t)=t-1 � (t≠0).则 f'(t)=1+ 1 �2 >0,∴f(t)在 (-∞,0),(0,+∞)上单调递增;又 x>1,y>1,得 ln x>0,ln y>0,又 ln x- 1 ln� <ln y - 1 ln� .则 f(ln x)<f(ln y).又 f(t)在(0,+∞)上单调递增.则 ln x<ln y,∴1<x<y,即 y-x>0,∴ey-x>e0=1,A正确,B不正确;又 y-x-1无法确定与 0的关系,故 C、D不正 确. 答案 A 【变式】已知α,β∈ - π 2 , π 2 ,且αsin α-βsin β>0,则下列结论正确的是 ( ) A.α>β B.α2>β2 C.α<β D.α+β>0 解析:B 构造函数 f(x)=xsin x,则 f'(x)=sin x+xcos x.当 x∈ 0, π 2 时,f'(x)≥0,f(x) 是增函数,当 x∈ - π 2 ,0 时,f'(x)<0,f(x)是减函数,又 f(x)为偶函数,∴αsin α-βsin β>0⇔αsin α>βsin β⇔f(α)>f(β)⇔f(|α|)>f(|β|)⇔|α|>|β|⇔α2>β2,故 选 B.

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