内容正文:
方法10 构造函数,运用性质
1. 依据条件特征构造函数:仔细观察题目所给的条件,包括函数的表达
式、导数信息、不等式形式以及方程结构等,分析其中的规律和特点,从
而确定合适的函数模型进行构造.例如当出现函数与其导数的组合形式
时,考虑构造乘积或商的形式的函数;若不等式两边具有相似的结构,则
尝试构造一个新函数,使不等式两边成为该函数在不同点的取值.
2. 结合函数性质解决问题:根据构造函数的性质,对原问题进行求解.在
解不等式时,利用函数单调性将不等式转化为自变量的大小关系;在证明
不等式时,通过分析函数的最值或单调性来证明不等式成立;在处理方程
的根的问题时,将方程转化为函数的零点问题,借助函数的图象与性质,
判断零点的个数以及所在的区间.
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【例】 (1)已知1<m<n<2,a=nm,b=mn,c=lognm,则a,
b,c的大小关系是( A )
A. a>b>c B. b>a>c
C. c>a>b D. c>b>a
A
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解析: 因为1<m<n<2,所以y=nx,y=mx,y=lognx在(0,
+∞)上均单调递增,所以a=nm>n1>1,b=mn>m1>1,c=lognm
<lognn=1,即a>c,b>c,对于a,b,构造函数f(x)= ,则f'
(x)= ,易知当0<x<e时,f'(x)>0,即此时函数f(x)单调
递增,则由f(m)<f(n)得 < ,所以nln m<mln n,即ln mn<
ln nm,因为y=ln x在(0,+∞)上单调递增,所以mn<nm,综上a>b
>c.故选A.
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(2)已知函数f(x)=ex+x-2,g(x)=ln x+x-2,若∃x1∈R,x2
>0,使得f(x1)=g(x2),则x1x2的最小值为 .
解析: ∵∃x1∈R,x2>0,使得f(x1)=g(x2),∴ +x1-2=
ln x2+x2-2,即 +x1=ln x2+x2= +ln x2.令h(x)=ex+x,
x∈R,则h'(x)=ex+1>0,∴函数h(x)在R上是增函数,∴x1=ln
x2,即x2= ,∴x1x2=x1· .令u(x)=xex,x∈R,则u'(x)=
(x+1)ex,当x<-1时,u(x)单调递减,当x>-1时,u(x)单
调递增,可得x=-1时,函数u(x)取得极小值即最小值,u(-1)=
- .
-
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【训练】
1. 若eax-x≥0在x∈(0,+∞)上恒成立,则实数a的最小值为
( )
A. e B. 1
C. D.
√
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解析: 由eax≥x得ax≥ln x,所以a≥ 在x∈(0,+∞)上恒成
立,构造y= ,可得y'= ,由y'= >0可得0<x<e,由y'=
<0,可得x>e,所以y= 在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)
上单调递减,所以y= 在x=e处取得最大值为 = ,所以a≥ ,故
a的最小值为 .故选D.
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2. 设a= -1,b= ,c=1-ln ,则( )
A. c>a>b B. a>c>b
C. b>a>c D. b>c>a
√
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解析: 因为a= -1> -1= ,所以a>b;因为函数y=ln x
单调递增, > ,所以ln <ln ,即ln < ,则1-ln > ,所以c>
b;构造函数f(x)=ex-1-2x+1+ln x,则f'(x)=ex-1-2+ ,令g
(x)=ex-1-2+ ,则g'(x)=ex-1- ,显然g'(x)在[1,+∞)
上单调递增,所以g'(x)≥g'(1)=0,故f'(x)在[1,+∞)上单调递
增,所以f'(x)≥f'(1)=0,所以f(x)在[1,+∞)上单调递增,从
而f >f(1)=0,故有 -2× +1+ln >0,整理得 -1>1-ln
,所以a>c,故a>c>b.故选B.
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3. 已知定义在R上的奇函数f(x),其导函数为f'(x),f(-3)=0,
当x>0时,f(x)+xf'(x)<0,则使得f(x)<0成立的x的取值范围
是( )
A. (-∞,-3)∪(0,3)
B. (-∞,-3)∪(-3,0)
C. (-∞,-3)∪(3,+∞)
D. (-3,0)∪(3,+∞)
√
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解析: 设g(x)=xf(x),则g'(x)=x'f(x)+xf'(x)=f
(x)+xf'(x),由于当x>0时,f(x)+xf'(x)<0,则当x>0时,
g'(x)<0,g(x)在(0,+∞)上单调递减,又f(x)为奇函数,f
(x)=-f(-x),则g(-x)=(-x)f(-x)=xf(x)=g
(x),则函数g(x)为偶函数,由偶函数性质可得函数g(x)在(-
∞,0)上单调递增,又f(-3)=0,则g(-3)=g(3)=0,当x>0
时,由f(x)<0,可得g(x)<0,即g(x)<g(3),解得x>3;
当x<0时,由f(x)<0,可得g(x)>0,即g(x)>g(3),解得
-3<x<0;综上,不等式f(x)<0的解集为(-3,0)∪(3,+
∞).故选D.
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4. 若函数f(x)对任意x∈R都有f'(x)>f(x)成立,则( )
A. 3f(ln 5)>5f(ln 3)
B. 3f(ln 5)=5f(ln 3)
C. 3f(ln 5)<5f(ln 3)
D. 3f(ln 5)与5f(ln 3)的大小不确定
√
解析: 令g(x)= ,则g'(x)= ,因为对任意
x∈R都有f'(x)>f(x),所以g'(x)>0,即g(x)在R上单调递增.
又ln 3<ln 5,所以g(ln 3)<g(ln 5),即 < ,所以5f
(ln 3)<3f(ln 5).故选A.
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5. 已知函数f(x)的导函数f'(x),当x∈ 时,f'(x) sin 2x<
f(x)(1+ cos 2x)成立,下列不等式一定成立的是( )
A. f < f B. f > f
C. f < f D. f > f
√
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解析: f'(x) sin 2x<f(x)(1+ cos 2x)⇒f'(x) sin x-f(x)
cos x<0.令g(x)= ,则g'(x)= <0,可
知g(x)在 上单调递减,所以g >g ,即 f >
f .故选B.
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6. 定义在(0,+∞)上的函数f(x)满足f(x)+xf'(x)= ,f
(1)=1,则f(x)的零点是 .
解析:令F(x)=xf(x)-ln x,则F'(x)=f(x)+xf'(x)- ,
又f(x)+xf'(x)= ,所以F'(x)= - =0,则函数F(x)为常
函数,又F(1)=1×f(1)-ln 1=1,所以F(x)=xf(x)-ln x=
1,得f(x)= ,令f(x)=0,解得x= .
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