内容正文:
第五讲 导数中函数的构造问题 提升课
第一部分 专题突破
专题七 函数与导数
高考分析
导数中的函数构造问题是高考考查的一个热点内容,经常以客观题出现,通过已知等式或不等式的结构特征,构造新函数,解决比较大小、解不等式、恒成立等问题.
考点一 构造函数比较大小
内容索引
考点二 构造函数解不等式
3
考点一 构造函数比较大小
考点一 构造函数比较大小
抽象函数的构造技巧
已知函数 构造函数
f(x)+f'(x) g(x)=exf(x)
f'(x)-f(x) g(x)=
nf(x)+xf'(x) g(x)=xnf(x)
xf'(x)-nf(x) g(x)=
nf(x)+f'(x) g(x)=enxf(x)
f'(x)-nf(x) g(x)=
f'(x)cos x-f(x)sin x g(x)=f(x)cos x
f'(x)sin x+f(x)cos x g(x)=f(x)sin x
考点一 构造函数比较大小
[例1] (1)已知定义域为R的函数f(x),其导函数为f'(x),且满足f'(x)-2f(x)<0,f(0)=1,则下列不等式成立的是( )
A.e2f(-1)<1 B.f(1)>e2
C.f()<e D.f(1)>ef()
C
考点一 构造函数比较大小
[解析] 设g(x)=,则g'(x)==,
因为f'(x)-2f(x)<0在R上恒成立,所以g'(x)<0在R上恒成立,故g(x)在R上单调递减,
所以g(-1)>g(0),即=e2f(-1)>=1,故A错误;
所以g(1)<g(0),即<,即f(1)<e2f(0)=e2,故B错误;
所以g()<g(0),即<=1,即f()<e,故C正确;
所以g()>g(1),即>,即f(1)<ef(),故D错误.
考点一 构造函数比较大小
(2)已知a=ln 2+, b=,c=,则a,b,c的大小关系为( )
A.a<b<c B.a<c<b
C.c<a<b D.b<c<a
B
考点一 构造函数比较大小
[解析] 令f(x)=,x>0,
则f'(x)=,
令f'(x)>0,解得0<x<1, 所以f(x)在(0,1)上单调递增,
令f'(x)<0,解得x>1, 所以f(x)在(1,+∞)上单调递减.
a=ln 2+===f(4),b===f(e), c==f(π),
因为1<e<π<4,所以f(e)>f(π)>f(4),即b>c>a.
考点一 构造函数比较大小
1.根据条件中关于f'(x)的不等式结构,逆用导数的运算法则构造原函数,进而利用其单调性.
2.熟悉抽象函数的构造技巧,以便于构造原函数.
方法总结
考点一 构造函数比较大小
1.已知定义在R上的函数f(x)满足f(x)sin x+f'(x)cos x>0,则( )
A.f()<f() B.f()<f()
C.f()>f() D.f()>f()
对点训练
B
考点一 构造函数比较大小
解析:令F(x)=,x≠+kπ,k∈Z,故F'(x)=>0恒成立,
故F(x)=在(-+kπ,+kπ),k∈Z上单调递增,故F()<F(),
即<,即<,
即f()<f().
考点一 构造函数比较大小
2.设a=,b=,c=2ln 0.5.则( )
A.c>a>b B.b>a>c
C.b>c>a D.a>b>c
B
考点一 构造函数比较大小
解析:构造函数f(x)=,其中0<x<1,
则f'(x)==,
令g(x)=-1+ln x,g'(x)=-+=,
当x∈(0,1)时,g'(x)<0,所以g(x)在(0,1)上单调递减,
所以g(x)>g(1)=0,所以当x∈(0,1)时,f'(x)>0,
所以f(x)在(0,1)上单调递增,所以b==f(0.7)>f(0.6)==a,
又c=2ln 0.5==f(0.5)<f(0.6)=a,所以b>a>c.
考点二 构造函数解不等式
考点二 构造函数解不等式
[例2] (1)f(x)是定义在R上的偶函数,f'(x)为其导函数且f(-1)=0,当x>0时,xf'(x)-f(x)<0,则不等式f(x)>0的解集为( )
A.(-∞,-1)∪(1,+∞)
B.(-∞,-1)∪(0,1)
C.(-1,0)∪(0,1)
D.(-1,0)∪(1,+∞)
C
考点二 构造函数解不等式
[解析] f(x)是定义在R上的偶函数,则f(1)=f(-1)=0,
当x>0时,令F(x)=,则F'(x)=<0,所以F(x)在(0,+∞)上单调递减,当0<x<1时,F(x)>F(1)=f(1)=0,即f(x)>0,
当x>1时,F(x)<F(1)=f(1)=0,即f(x)<0,即当x>0时,f(x)>0的解集为(0,1).因为函数f(x)是定义在R上的偶函数,由其对称性可知,
当x<0时,f(x)>0的解集为(-1,0),所以不等式f(x)>0的解集为(-1,0)∪(0,1).
考点二 构造函数解不等式
(2)(2025·江苏扬州模拟)已知函数f(x)的定义域为R,f(0)=2,若对任意x∈R,都有f(x)>1-f'(x),则不等式f(x)<1+e-x的解集为( )
A.(0,+∞) B.(-∞,0)
C.(0,1) D.(-1,0)
B
考点二 构造函数解不等式
[解析] 令g(x)=exf(x)-ex-1,则g'(x)=exf(x)+exf'(x)-ex=ex[f(x)+f'(x)-1].
因为f(x)>1-f'(x),所以f(x)+f'(x)-1>0,所以g'(x)>0,即g(x)在R上单调递增,又f(0)=2,所以g(0)=e0f(0)-e0-1=2-1-1=0,
故当x<0时,g(x)<g(0)=0,即exf(x)-ex-1<0,整理得exf(x)<ex+1,两边同除以ex,即可得f(x)<1+e-x,所以当且仅当x<0时,f(x)<1+e-x,所以f(x)<1+e-x的解集为(-∞,0).
考点二 构造函数解不等式
根据不等式的结构特点来构造函数,然后利用函数的性质(如:奇偶性、单调性)等来解不等式.
方法总结
考点二 构造函数解不等式
对点训练
3.(2025·湖南长沙模拟)已知y=f(x)是定义在(1,+∞)上的连续可导函数,其导函数为y=f'(x),若xf'(x)<f(x),且f(3)=6,则不等式f(ln x)>2ln x的解集为( )
A.(1,3) B.(3,e2)
C.(1,e3) D.(e,e3)
D
考点二 构造函数解不等式
解析:令g(x)=(x>1),则g'(x)=.因为xf'(x)<f(x),则xf'(x)-f(x)<0,所以g'(x)<0,则g(x)=在区间(1,+∞)上单调递减,又f(3)=6,由f(ln x)>2ln x,得到所以1<ln x<3,
解得e<x<e3.
考点二 构造函数解不等式
4.已知函数f(x)的定义域为(0,+∞),f(1)=-1,其导函数f'(x)满足xf'(x)-2f(x)>0,则不等式f(x+2 026)+(x+2 026)2<0的解集为( )
A.(-2 027,-2 026) B.(-2 026,-2 025)
C.(-2 026,+∞) D.(-2 025,+∞)
B
考点二 构造函数解不等式
解析:根据题意可令g(x)=(x>0),
则g'(x)=>0,
所以g(x)=在(0,+∞)上单调递增,则原不等式等价于<-1,
由g(x+2 026)=<-1=g(1),得0<x+2 026<1,解得x∈(-2 026,-2 025).
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