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第09讲 构造函数解不等式讲义-2026年高考数学二轮复习导数专题(新高考通用)(原卷版+解析版)
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这是一份第09讲 构造函数解不等式讲义-2026年高考数学二轮复习导数专题(新高考通用)(原卷版+解析版),文件包含第09讲构造函数解不等式讲义知识要点+解题技巧+题型归纳+巩固提升-2026年高考数学复习导数专题新高考通用-原卷版docx、第09讲构造函数解不等式讲义知识要点+解题技巧+题型归纳+巩固提升-2026年高考数学复习导数专题新高考通用-解析版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共104页, 欢迎下载使用。
目 录
TOC \ "1-3" \h \u
\l "_Tc20466" 高考分析 PAGEREF _Tc20466 \h 1
学习目标 \l "_Tc9578" PAGEREF _Tc9578 \h 2
\l "_Tc6279" 知识要点 PAGEREF _Tc6279 \h 4
\l "_Tc10455" 解题策略 PAGEREF _Tc10455 \h 5
题型归纳 \l "_Tc11876" PAGEREF _Tc11876 \h 6
\l "_Tc24564" 题型01: 根据导数四则运算构造辅助函数 PAGEREF _Tc24564 \h 6
\l "_Tc5005" (一)f'(x)>g'(x)→F(x)=f'(x)−g'(x) PAGEREF _Tc5005 \h 8
\l "_Tc13073" (二)xf'(x)+f(x)→xf(x)' PAGEREF _Tc13073 \h 11
\l "_Tc11274" (三)xf'(x)−f(x)→f(x)x, PAGEREF _Tc11274 \h 16
\l "_Tc26436" 题型02:构造F(x)=xnf(x)或F(x)=f(x)xn(n∈Z,且n≠0)型 PAGEREF _Tc26436 \h 19
\l "_Tc32022" 题型03:构造F(x)=enxf(x)或F(x)=f(x)eπx(n∈Z,且n≠0)型 PAGEREF _Tc32022 \h 25
\l "_Tc30546" 题型04:构造F(x)=f(x)sinx或F(x)=f(x)sinx型 PAGEREF _Tc30546 \h 37
\l "_Tc24309" 题型05:构造F(x)=f(x)csx或F(x)=f(x)csx型 PAGEREF _Tc24309 \h 41
\l "_Tc18620" 题型06:构造F(x)=f(x)lnx型 PAGEREF _Tc18620 \h 42
\l "_Tc32325" 题型07:复合型构造 PAGEREF _Tc32325 \h 47
\l "_Tc17982" 题型08:构造求参——同构型 PAGEREF _Tc17982 \h 52
\l "_Tc12549" 题型09:构造求参——二次构造型 PAGEREF _Tc12549 \h 55
\l "_Tc29512" 题型10:构造求参——数列型构造 PAGEREF _Tc29512 \h 60
\l "_Tc1194" 题型11:根据不等式(求解目标)构造具体函数 PAGEREF _Tc1194 \h 66
构造函数解不等式是高考导数模块的核心综合考点,兼具工具性与思维性,常与函数单调性、奇偶性、极值、放缩法融合,以小题压轴或解答题分问形式呈现,是高考区分中档生与尖子生的关键题型,新高考背景下考查频次与综合度持续提升。
1. 考查频次与分值占比
①题型分布:新高考Ⅰ/Ⅱ卷、全国甲/乙卷年均考查1~2处,5分小题(选择11/12、填空15/16)为主,偶在导数解答题(12分)中作为第1小问出现,总分值占导数板块的30%左右。
②难度定位:中等偏上至难题,小题侧重构造技巧与快速推理,解答题侧重综合分析与分类讨论,是高分段必争得分点。
2. 核心考查类型及占比
考查类型 高考占比 核心特征 典型载体
抽象函数型不等式 25% 无具体解析式,仅给与的关系 、
具体函数型不等式 50% 含、、幂函数的混合不等式,需移项构造 、、
含参数不等式求解 25% 结合参数讨论解集,需分析参数对函数单调性的影响 、
3. 近5年命题趋势
① 融合性增强:不再孤立考查,常结合函数奇偶性、周期性、隐零点、极值点偏移,如利用奇偶性构造对称函数解抽象不等式,是新高考核心创新方向;
②构造轻量化,变形重强化:弱化复杂函数求导,强化代数式移项、拆分、恒等变形能力,重点考查“如何变形成可构造的形式”;
③ 抽象向具体过渡:纯抽象函数不等式占比下降,半抽象半具体题型增多(如已知f(x)的导数形式,结合具体区间解不等式);
④与实际背景脱钩:摒弃应用题外壳,聚焦数学本质,侧重导数工具与函数思想的应用。
4、高考命题常见陷阱设置
① 定义域陷阱:构造的辅助函数定义域含隐含限制(如分式分母不为0、对数真数大于0),忽略则直接导致解集错误,是高考最基础也最易踩的陷阱;
②构造等价性陷阱:移项变形时未保证等价性,如两边乘除含变量的式子(如x),未讨论符号,导致不等式方向错误;
③ 参数临界陷阱:参数临界值(如a=0、a=1)处函数单调性发生突变,遗漏临界值讨论则解集不完整;
④抽象函数奇偶性陷阱:抽象函数不等式常结合奇偶性,若未先判断辅助函数的奇偶性,直接用单调性解不等式,易导致区间漏解。
结合高考考情与题型梯度,从基础、提升、拔高、素养四个维度制定学习目标,实现从“会构造、能求解”到“快构造、巧求解、避陷阱”的进阶,适配高考不同难度层级的考查要求。
一、基础层级目标(全员必达,对应高考基础题)
知识目标
1. 理解构造函数解不等式的核心原理:将不等式问题转化为函数单调性与最值问题,通过判断构造函数的符号求解解集。
2. 熟记8类经典逆向构造模型(抽象函数核心),掌握导数四则运算法则逆用的构造逻辑,能精准匹配条件与辅助函数。
3. 掌握具体不等式的标准化构造步骤:移项整理为F(x)>0(或0等典型形式,快速构造辅助函数,结合单调性解不等式。
3. 规范书写解题步骤,做到定义域先行、求导准确、单调性判断清晰,无基础性逻辑错误。
应试目标
1. 独立解决高考中基础难度的构造解不等式题,正确率≥95%,耗时≤2分钟。
2. 规避定义域遗漏、移项不等价等基础陷阱。
二、提升层级目标(中档提分,对应高考中档题)
知识目标
1. 深化具体函数构造技巧,掌握含换元的构造方法,能将复杂超越结构(如xex、x\ln x)通过换元转化为基础函数。
2. 理解含参数不等式的分类讨论逻辑,明确参数对构造函数单调性、极值点的影响,掌握参数临界值的判定方法。
3. 掌握抽象函数与奇偶性、周期性的融合知识,能结合函数奇偶性拓展不等式的解集范围。
能力目标
1. 能解决含单一参数的不等式求解问题,按“参数临界值→分区间讨论单调性→确定解集”的流程完成求解。
2. 能处理半抽象半具体不等式,结合已知函数解析式与导数条件,构造辅助函数并解不等式。
3. 具备解题纠错能力,能排查求导错误、单调性误判、参数讨论遗漏等常见问题。
4. 学会用特殊值法验证解集的合理性,规避计算失误。
应试目标
1. 独立解决高考中等难度的构造解不等式小题(选择11题、填空15题),正确率≥90%,耗时≤3分钟。
2. 能规范书写含参数不等式的分段解集,做到逻辑清晰、边界准确。
三、拔高层级目标(高分冲刺,对应高考压轴题)
知识目标
1. 掌握隐零点处理的核心知识,理解隐零点设而不求的思想,能通过隐零点代换消去超越项,分析构造函数的最值。
2. 掌握多参数不等式的简化技巧,能通过分离参数、主元法将多参数问题转化为单参数或无参数问题。
3. 理解构造函数的放缩辅助技巧,能结合ex≥x+1、ln x≤x-1等放缩公式,简化构造函数的最值分析。
4. 掌握极值点偏移背景下的不等式构造,能结合函数对称性构造辅助函数,解双变量不等式。
能力目标
1. 能攻克含隐零点的超越不等式,完成设隐零点、代换消元、分析最值的完整流程,求解解集。
2. 能解决多参数不等式与双变量不等式,通过合理构造与转化,将复杂问题拆解为基础问题。
3. 具备构造创新能力,面对陌生形式的不等式,能通过逆向思维、类比迁移自主构造合适的辅助函数,而非依赖固定套路。
4. 能精准把控参数讨论的边界,避免重复讨论或遗漏特殊情况。
应试目标
1. 独立解决高考压轴难度的构造解不等式题(选择12题、填空16题、导数解答题小问),正确率≥85%,耗时≤5分钟。
2. 能将构造函数思想迁移到导数综合题中,解决与不等式恒成立、有解结合的综合问题。
四、素养层级目标(长期提升,适配数学核心素养)
1. 函数与方程思想:形成“以函数视角看待不等式”的思维习惯,能主动建立不等式与函数的联系,实现问题转化。
2. 逻辑推理素养:通过严谨的构造、求导、单调性分析,培养步步有据的推理能力,规避主观臆断。
3. 数学运算素养:提升导数运算、代数变形、隐零点代换的运算准确性与速度,克服复杂运算的畏难情绪。
4. 分类与整合思想:掌握含参数问题的分类标准,培养分类讨论、整合结论的系统化思维。
5. 化归与转化思想:熟练将陌生、复杂的不等式问题,转化为熟悉、简单的函数单调性与最值问题,提升问题转化能力。
1、构造抽象函数模型主要观察两个结构:
(1)等价不等式的变形结构(分离变量)
(2)已知条件中关于导数f'(x)的关系式特征;
2、构造抽象函数模型解不等式和比较大小,前提要求学生熟练应用两个函数的和、差、积、商的求导公式,实质上就是构造目标导函数(一元)的原函数,是一个积分的过程,学生可以通过专题训练体会求原函数和原函数的不唯一性,因题而异,构造合适的抽象函数模型;
3、本专题从函数多项式、具体的指数函数、三角函数与f(x)的关系分类构造抽象函数模型,读者朋友可以基于文章,直接根据函数的四种运算进行分类讨论和归纳,其中乘法和除法比较常见,现归纳如下:
常见函数的变形
(1)对于f'(x)>g'(x),构造h(x)=f(x)−g(x)
(2)对于f′(x)+g′(x)>0,构造h(x)=f(x)+g(x).
(3)对于f'(x)g(x)+f(x)g'(x)>0,构造h(x)=f(x)g(x)
(4)对于f'(x)g(x)−f(x)g'(x)>0,构造h(x)=f(x)g(x)
(5)对于不等式f'(x)>kk≠0,构造函数gx=fx−kx+b.
(6)对于不等式f'x+fx>0,构造函数gx=exf(x)
对于不等式f'x+nfx>0,构造函数gx=enxf(x)
对于不等式f'x−fx>0,构造函数gx=f(x)ex 对于f'(x)+f(x)>k,构造gx=exfx−k
对于不等式f'x−nfx>0,构造函数gx=f(x)enx
(8)对于不等式xf'x+fx>0,构造函数gx=xfx
对于不等式xf'x+nfx>0,构造函数gx=xnf(x)
(9)对于不等式xf'x−fx>0,构造函数x≠0
对于不等式xf'x−nfx>0,构造函数gx=f(x)xn
(10)对于f'(x)f(x)>0,分类讨论:
①若f(x)>0,则构造h(x)=lnf(x);
②若f(x)0,构造h(x)=f(x)lnx.
(13)对于f'(x)>f(x)tanx(或f'(x)0,构造h(x)=f(x)csx.
(15)对于f'(x)sinx+f(x)csx>0,构造h(x)=f(x)sinx.
(16)对于f'(x)sinx−f(x)csx>0,构造h(x)=f(x)sinx.
4、构造函数是数学的一种重要思想方法,它体现了数学的发现、类比、化归、猜想、实验和归纳等思想.分析近些年的高考,发现构造函数的思想越来越重要,而且很多都用在压轴题(无论是主观题还是客观题)的解答上.
构造函数的主要步骤:
(1)分析:分析已知条件,联想函数模型;
(2)构造:构造辅助函数,转化问题本质;
(3)回归:解析所构函数,回归所求问题.
1. 小题快速破题策略(3~5分钟)
① 抽象型:熟记8类经典逆向构造模型(见下表),做到“见形式,秒构造”,再结合奇偶性、单调性解不等式;
②具体型:先移项化为F(x)>0,优先构造简单可导的函数,避免复杂复合函数,若单调性明确,直接求最值判断解集;
③技巧兜底:小题可采用特殊值代入法排除错误选项,如解含参数不等式时,取参数特殊值验证解集范围。
2. 解答题规范解题策略
①步骤标准化:移项构造F(x)→明确定义域→求导F'(x)→分析F'(x)符号,确定F(x)单调性→求F(x)极值/最值→结合最值解不等式;
②参数讨论原则:先定临界,再分区间,以函数极值点是否在定义域内、导数零点的个数为分类标准,避免重复或遗漏;
③ 隐零点处理技巧:设F'(x0)=0,表示出ex0或\lnx0,代入F(x)的表达式消去超越项,进而分析F(x0的符号。
3. 失分规避要点
① 构造函数后第一步先写定义域,标注在解题过程首行;
②移项变形时,不随意乘除含变量的式子,若需乘除,先讨论变量符号;
③ 含参数讨论时,最后整合解集,按参数范围写出分段解集,避免逻辑混乱。
4.备考重点方向
① 夯实构造模型:专项训练8类经典逆向构造模型,形成条件反射,提升抽象不等式的构造速度;
② 强化变形能力:针对性练习“超越不等式移项、拆分、换元”技巧,重点突破“xe^x、x\ln x”等高频结构的变形;
③突破参数与隐零点:专题训练含参数不等式的分类讨论和隐零点代换技巧,积累典型例题的解题套路;
④规范解题步骤:按高考评分标准书写解题过程,避免因步骤不规范导致的步骤分丢失。
题型01: 根据导数四则运算构造辅助函数
【典型例题1】已知定义在R上的函数fx的导函数为f'x,若f'xx+2的解集是( )
A.0,e2B.0,2C.−∞,e2D.−∞,2
【答案】A
【解析】设gx=fx−ex+2,求导可得gx在R上单调递减,再根据flnx>x+2转化为glnx>4,再结合gx的单调性求解即可.
设gx=fx−ex+2,则g'x=f'x−ex.
因为f'x4,即glnx>4.
因为f2=e2+2,所以g2=f2−e2+2=4,所以glnx>g2.
因为gx在R上单调递减,所以lnx0,
所以g'x=f'x−1x−1=xf'x−x−1x>0,
所以g(x)在0,+∞上单调递增,
因为f10=ln10e10=10+ln10,
所以g(10)=0,
所以不等式fex>ex+x可转化为gex=fex−x−ex>0,即gex>g(10),
所以ex>10,
所以x>ln10,
所以不等式fex>ex+x的解集为ln10,+∞.
故选:B.
(一)f'(x)>g'(x)→F(x)=f'(x)−g'(x)
【典型例题1】已知函数fx的定义域为,f−1=1,f'x为fx导函数,且对任意x∈R,均有f'x>1,则f2x+3>2x+5的解集为( )
A.−2,+∞B.−∞,−1
C.−∞,−2D.−∞,+∞
【答案】A
【解析】令fx=2x+3,求出f2x+3的解析式,得到关于x的不等式,求出x的取值范围即可.
令fx=2x+3,则f'x=2>1,且f−1=1,
所以fx在单调递增,
所以f2x+3=4x+9>2x+5,即2x>−4,
解得x>−2.
故选:A.
【点睛】本题考查了构造函数,函数的单调性问题,考查导数的应用,属于基础题.
【典型例题2】已知、都是定义在上的函数,且f'(x)⋅g(x)0
∵xf'x0,且f(1)=0,则使得f(x)0时,有f(x)+xf'(x)>0,令gx=xfx,g'x=xf'x+fx>0,得到在0,+∞上递增,再根据在上的偶函数,得到在上是奇函数,则在−∞,0上递增,然后由f(1)=0,得到g(1)=g(−1)=0求解.
因为当x>0时,有f(x)+xf'(x)>0,
令gx=xfx,
所以g'x=xf'x+fx>0,
所以在0,+∞上递增,
又因为在上的偶函数
所以g−x=−xf−x=−xfx=−gx,
所以在上是奇函数
所以在−∞,0上递增,
又因为f(1)=0,
所以g(1)=g(−1)=0,
当x>0,f(x)1,
则g'(x)=f(x)−1+xf'(x)>0,
所以在上单调递增,
由奇函数的性质可得在上单调递增,
又f3=1,所以g3=0,所以g−3=−g3=0,
不等式fx−12x>0等价于x[f(x)−1]>0,即g(x)>0,
所以不等式的解集为−3,0∪3,+∞.
故答案为:−3,0∪3,+∞.
【变式训练1-2-1】是定义在R上的可导函数,且满足.对任意正数a,b,若,则必有( )
A.af(b)>bf(a)B.af(a)>bf(b)C.af(a)bB.c>a>bC.c>b>aD.b>a>c
【答案】C
【解析】构造函数gx=xfx,则g'x=fx+xf'x,
当x>0时,不等式fx+x⋅f'x0时,g'x1,则x2fx>18的解集为
A.−∞,−3B.−∞,−3∪3,+∞
C.3,+∞D.−3,3
【答案】B
【解析】先构造函数gx=x2fx,再利用函数单调性解不等式.
令gx=x2fx,因为函数fx在−∞,+∞上是可导的偶函数,所以gx=x2fx在−∞,+∞上也是偶函数
又当x>0时,2fx+xf'x>1,∴2xfx+x2f'x>x>0 ,∴g'x>0,∴gx=x2fx在0,+∞上是增函数
∵f3=2由x2fx>18得x2fx>18=32f3
∴gx>g3,∴x>3 ∴x∈−∞−3∪3,+∞.选B.
【点睛】本题考查利用导数研究函数单调性以及利用函数性质解不等式,考查综合分析求解能力,属中档题.
【变式训练1-2-5】设f'x是函数fx定义在0,+∞上的导函数,满足,则下列不等式一定成立的是
A.B.
C.D.
【答案】B
【解析】由题意构造函数,结合函数的解析式和导函数的符号可确定函数的单调性,由函数的单调性即可确定题中所给的不等式是否正确.
f'x是函数fx定义在(0,+∞)上的导函数,满足,
可得,
令gx=x2fx,则,
∴函数在(0,+∞)上单调递增.
∴,
∴.
故选B.
【点睛】本题考查函数与导数的应用,正确构造函数,熟练掌握利用导数研究函数的单调性是解题的关键.
【变式训练1-2-6】设函数fx是定义在−∞,0上的可导函数,其导函数为f'x,且有3fx+xf'x0,即[f(x)x]'>0,
所以可知函数f(x)x在(0,+∞)上是增函数,即f(1)10=g(3)⇒x0,∴00构造函数,可得函数为减函数,又由为奇函数可知为偶函数,据此可比较a,b,c大小.
∵当x∈(0,+∞)时不等式fx−xf'x>0成立,
∴fxx'=f'xx−fxx21>22>12,在上是减函数,
∴g(lg23)0,
所以在(0,+∞)单调递增,所以g(π)>g(e),即f(π)π>f(e)e,从而ef(π)>πf(e).
故选:A.
【点睛】本题主要考查利用导数解决函数的单调性问题,解题关键是构造出合适的函数模型,意在考查学生的数学建模能力,属于中档题.
【变式训练1-3-3】设是定义域上的连续可导函数,且>0,若对任意实数,f'(x)g(x)>f(x)g'(x),则当a>b时有( )
A.f(a)g(b)>f(b)g(a)B.f(a)g(b)<f(b)g(a)
C.f(a)g(a)>f(b)g(b)D.f(a)g(a)<f(b)g(b)
【答案】A
【解析】构造函数hx=f(x)g(x),利用题设条件和函数的导数,求得新函数hx单调性,再利用新函数的单调性,即可求解,得到答案.
由题意,令函数hx=f(x)g(x),则h'x=f'(x)g(x)−f(x)'g(x)g2(x),
因为f'(x)g(x)>f(x)'g(x),所以h'x>0,所以函数hx为单调递增函数,
又由,所以h(a)>h(b),即f(a)g(a)>f(b)g(b),
又由g(x)>0,则g(a)>0,g(b)>0,
所以f(a)g(b)>f(b)g(a),故选A.
【点睛】本题主要考查了函数的单调性及其应用,其中解答根据题设条件构造新函数hx=f(x)g(x),利用导数求得新函数的单调性是解答的关键,着重考查了构造思想,以及推理与运算能力,属于中档试题.
【变式训练1-3-4】设fx,是定义域为的恒大于零的可导函数,且f'xgx−fxg'xfbgxD.fxgx>faga
【答案】C
【解析】首先根据题意得到fxgx'=f'xgx−fxg'xg2x0
所以函数gx在0,+∞上为增函数.
由fx的定义域为0,+∞可知,得a>0,
将不等式ax⋅faxlnx≥flnx⋅lnxax整理得a2x2⋅fax≥flnx⋅ln2x,即gax≥glnx,
可得在x∈1,+∞上恒成立,即a≥lnxx在x∈1,+∞上恒成立;
令φx=lnxx,其中x>1,所以a≥φxmax
φ'x=1−lnxx2,令φ'x=0,得x=e.
当x∈1,e时,φ'x>0,所以φx在1,e上单调递增;
当x∈e,+∞时,φ'x1时,有fx>0恒成立.
又f1=0,所以fx只有一个零点,B项正确,C项错误.
故选:BD.
【典型例题3】定义在0,+∞上的函数fx的导函数为f'x,若xf'x−fx0的解集为( )
A.0,2B.1,2C.D.2,+∞
【答案】B
【解析】设gx=fxx,则g'x=xf'x−fxx2,因为xf'x−fxfx,则f2021,f20222,f20233的大小关系是( )
A.f2021x2≥0
故x>0时,g'x>0,即gx单调递增,所以gx在R上单调递增不等式x+20182fx+2018+4f−20, 在定义域上单调递增,
对于不等式exfx>ex+3e转化为exfx−ex>3e,
又f(0)=3,∴g1=ef1−e=3e,
∴gx>g1, 而y=g(x)在定义域上单调递增,
故选:D
【典型例题3】已知定义在R上的函数f(x)的导函数为,且,则不等式的解集为( )
A.(−∞,2)B.(−∞,ln2)C.(ln2,+∞)D.(2,+∞)
【答案】B
【解析】令gx=e3xfx,函数gx的定义域为R,
因为3fx+f'x0,即g(x)在R上单调递增,
对于A选项,因为g(1)0,
所以g'x>0,所以gx在R上单调递增,
因为f2=2e2,
所以g2=e2f2=2,
所以ft·et0,
所以当x1时,.所以g'(x)>0.此时函数g(x)单调递增;
由已知f(2−x)=f(x)e2−2x,变形得f(2−x)e2−x=f(x)ex,即,所以g(x)图像上的点x,g(x)关于x=1的对称点2−x,g(x)也在函数图像上,即函数g(x)的图像关于直线x=1对称,
不等式e2f(lnx)0,其中f'x为fx的导数,设a=f0,b=3fln3,c=ef1,则a、b、c的大小关系是( )
A.c>b>aB.a>b>cC.c>a>bD.b>c>a
【答案】D
【解析】构造函数,结合条件与导数求得的单调性,从而得解.
令,则g'x=exfx+exf'x=exfx+f'x,
因为f'x+fx>0,而恒成立,所以g'x>0,
所以在R上单调递增,
又01ex的解为
A.B.(3,+∞)C.(−∞,0)D.(0,+∞)
【答案】B
【解析】因为fx=−fx+32,所以fx周期为3,fx为偶函数,所以f(2018)= f(2)= f(-1)= f(1) ,令gx=ex+2fx,则g'x=ex+2fx+f'x>0, g1=1,
由fx−2>1ex得gx−2>g1,所以x-2>1,x>3,即解为3,+∞,选B.
点睛:利用导数解抽象函数不等式,实质是利用导数研究对应函数单调性,而对应函数需要构造. 构造辅助函数常根据导数法则进行:如f'(x)1,设a=f(2)−1,b=e[f(3)−1],则a,b的大小关系为
A.aex+2017(其中e为自然对数的底数)的解集为( )
A.−∞,0B.−∞,0∪2017,+∞
C.2017,+∞D.0,+∞
【答案】D
【解析】构造函数gx=exfx−ex,再结合可以得到函数
的单调性,不等式可以整理为gx>g0,再根据函数的单调性即可得到解集.
构造函数gx=exfx−ex,
所以g'x=exfx+exf'x−ex=exfx+f'x−1,
又因为,所以g'x>0,在R上单调递增,
因为f0=2018,所以g0=2017,
不等式exfx>ex+2017,可整理为exfx−ex>2017,即gx>g0,
因为函数在R上单调递增,所以x>0.
故选:D.
【变式训练3-10】已知函数fx的定义域为0,+∞,满足fx+2xf'x>0(f'x为fx的导函数),设a=f1,b=efe2,c=2f4,则( )
A.a>b>cB.a>c>b
C.b>a>cD.b>c>a
【答案】D
【解析】构造函数gx=xfx,再求导分析函数的单调性,进而结合10,令gx=xfx,则g'x=12xfx+xf'x>0,所以函数在0,+∞上单调递增,1a.
故选:D
【变式训练3-11】(多选)定义在R上的函数fx的导函数为f'x,且fx+xf'xf(1)B.2ef(2)0D.f−1>0
【答案】ACD
【解析】构造出函数F(x)=xf(x)ex,再运用求导法则求出其导数,借助导数与函数单调性之间的关系及题设中fx+xf'xe2f(2)
C.f(−4)>e2f(−2)D.ef(−4)>f(−3)
【答案】C
【解析】根据当x>0时,f'(x)0时,f'(x)0,∴f4e40,∴f4e4ef(−3),故D错误.
故选:C
【变式训练3-13】设函数fx的导函数为f'x,若对任意x∈R都有f'x>fx成立,则( )
A.2018fln2019>2019fln2018B.2018fln20190,且,
∴F'x>0对任意x∈R恒成立,则Fx在上单调递增,
又∵在0,+∞上单调递增,则ln2018f1,f2f(1)e⇒f(2)>ef(1),
构造函数h(x)=f(x)⋅ex⇒h'(x)=ex[f(x)+f'(x)],因为fxfaD.fa>3f0>af1
【答案】B
【解析】由f'xfa>ea−1f1,
设0≤x≤1,
则h'x=ex−1−1,
因为0≤x≤1,所以h'x=ex−1−1≤0,
当且仅当x=1时,h'x=0,
所以hx=ex−1−x在0,1上为减函数,
所以ea−1−a>e0−1=0,即ea−1>a,
又当x>0时,fx>0,所以fa>ea−1f1>af1,
又0af1,
故选:B.
【点睛】本题的关键在于结合已知条件构造恰当的函数,利用导数与函数的单调性的关系,判断函数的单调性,再利用单调性比较函数值的大小即可.
【变式训练3-18】定义在R上的函数fx的导函数为f'x,f0=0,若对任意,都有f'x−fx>1,则使得f(x)+1ex>1成立的x的取值范围为 .
【答案】(0,+∞)
【解析】构造函数g(x)=f(x)+1ex,对其求导,根据题中条件,由导数的方法判定函数单调性,进而可求出结果.
构造函数g(x)=f(x)+1ex,g(0)=1,
因为对任意,都有f'x−fx−1>0,
所以g'x=f'xex−fx+1exe2x=f'x−fx−1ex>0恒成立,
所以函数在R上单调递增,
由f(x)+1ex=g(x)>1=g(0),解得x>0,
所以x的取值范围为(0,+∞).
故答案为:(0,+∞).
【点睛】关键点点睛:
求解本题的关键在于,构造函数g(x)=f(x)+1ex,结合题中条件,由导数的方法判定函数单调性,即可求解出结果.
题型04:构造F(x)=f(x)sinx或F(x)=f(x)sinx型
【典型例题1】已知定义在上的函数的导函数为,任意x∈(0,π),有f'(x)sinx>f(x)csx,且f(x)+f(−x)=0,设a=2f(π6),b=2f(π4),c=−f(−π2),则
A.B.bf−xsin−x.又f(x)−f(−x)=0,−sinx=sin(−x),
所以f'(x)csx+f(x)sinx>0,
设g(x)=f(x)csx,x∈(0,π2),则=f'(x)csx−f(x)(−sinx)cs2x=f'(x)csx+f(x)sinxcs2x,
因为当x∈(0,π2)时,f'(x)csx+f(x)sinx>0,所以g'(x)>0,
所以在(0,π2)上为增函数,
因为120时有xlnx⋅f'x0时,g'(x)1x,令gx=fxx−lnx,可得在上单调递增,进而可得f3>3ln3,f2>2ln2,可得结论.
由题意可得xf'x−fx>x,即xf'x−fxx2>1x,
令gx=fxx−lnx,则g'x=xf'x−fxx2−1x>0,
所以在上单调递增,因为,所以g1=f1−ln1=0,
所以g3>g1=0,所以f33−ln3>0,所以f3>3ln3>3,
所以g2>g1=0,所以f22−ln2>0,所以f2>2ln2,
又2ln2fx,x>12,fe2=1,则不等式 fex212,求导,结合xf'xln2x>fx,可得在(12,+∞)上单调递增,则不等式f(ex2)fx,所以g'(x)>0,即在(12,+∞)上单调递增.因为g(e2)=f(e2)=1,则不等式f(ex2)0,∴f'x≥0,∴fx在0,+∞单调递增,∴fx既无极大值也无极小值,故选D.
【典型例题4】已知函数fx=lnx+x−t2x,t∈R,若存在x∈12,2,使得fx+xf'x>0,则实数t的取值范围是
A.−∞,2B.−∞,32C.−∞,94D.
【答案】C
【解析】先构造函数gx=xfx,再将存在性问题转化为对应函数最值问题,通过求最值得实数t的取值范围.
令gx=xfx=lnx+x−t2,则存在x∈12,2,使得g'x=fx+xf'x>0,即1x+2x−t>0,t2,变形为lnx2−2x2>lnx1−2x1,
设函数fx=lnx−2x,则函数fx在区间m,+∞单调递减,由f'x=3−lnxx2=0,得x=e3,
当x∈0,e3时,f'x>0,fx单调递增,当x∈e3,+∞时,f'x0,若对任意两个不等的正实数x1、x2都有fx2−fx1x2−x1≥2恒成立,则a的取值范围是( )
A.1,+∞B.1,+∞
C.D.0,1
【答案】B
【解析】设x10恒成立,则a≥−x2+2x,
又函数y=−x2+2x=−x−12+1≤1,当x=1时,等号成立,
所以a≥1,所以实数a的取值范围是1,+∞. 故选:B.
【变式训练8-3】已知函数f(x)=exx−ax,x∈(0,+∞),当时,不等式fx1x20⇔x1−a3lnx1−(x2−a3lnx2)>0,令f(x)=x−a3lnx,x∈(1,3],
则对任意的x1,x2∈(1,3],当x1f(x2),即有函数在(1,3]上单调递减,
因此,∀x∈(1,3],f'(x)=1−a3x≤0⇔a≥3x,而(3x)max,则a≥9,
所以实数a的取值范围是[9,+∞).故选:C
题型09:构造求参——二次构造型
【典型例题1】已知函数没有极值点,则nm+1的最小值为( )
A.1e2B.1eC.1D.e
【答案】A
【解析】分析可知,m+1>0,可知在0,+∞上恒成立,故需要有在0,+∞上恒成立(等号不恒成立),gx=m+1lnxx>0,求出函数的斜率为1的切线方程,可得出,令t=m+1>0,则,利用导数求出y=lnt−1t的最大值,即为所求.
因为,依题意在0,+∞上没有变号零点,令hx=xm+1+n−lnx,其中x>0,若m+10,令,得x=m+1,
所以函数的斜率为1的切线方程为,
即,所以只需要,
所以只需要即可,令t=m+1>0,则,
故,当00恒成立,hx为R上的增函数,
因为ex∈0,+∞是增函数,−1a+1x−b∈−∞,+∞也是增函数,
所以,此时h(x)∈−∞,+∞,不合题意;
②当a+1>0时,h'x=ex−1a+1为增函数,由h'x=0得x=−lna+1,
令h'x>0⇔x>−lna+1,h'x0),ux=lnx+1x2x>0,
则u'x=x−lnx+1⋅2xx4=−2lnx+1x3,令u'x>0⇔00,函数单调递增,当a∈e−12,+∞,g'(a)0,f'x=1x−nx2=x−nx2,显然n≠0,
当时,f'x>0恒成立,即fx=lnx+2−2m+nx在0,+∞上单调递增,无最小值,舍去;
当时,当x∈0,n时,f'x0,则 lnt+t+1−kt+1≤b在0,+∞上恒成立,令ft=lnt+t+1−kt+1,
所以f't=1t+1−k,若k≤1,则 f't>0, ft在0,+∞递增,当t→+∞时, ft→+∞,不等式不成立,故k>1,当01−2n+3=n+1n+3,
所以T9=a1×a2×⋯a9>12×35×⋯×1012=1×3×42×11×12=122,即T9>122.
记hx=lnx−x+1x,0818,
从而a2>a8,而a2,a3,a4,a5,a6,a7这6个数中一定有最大值,此最大值也是数列{an}的最大项.
故选:D.
【点睛】本题考查由数列的递推关系确定最大项和最小项,解题关键一是由数学归纳法证明数列有下界,再利用不等式的性质确定数列每一项满足an≤n1n,难点在于引入函数y=x1x,利用导数证明{n1n}在时是单调递减数列,再引入函数利用零点存在定理证明a2>818,从而说明{an}有上界并在最大项.对学生的逻辑思维能力,创新意识要求较高,属于困难题.
【变式训练10-1】已知数列an满足:a1=−12,且an+1=lnan+1−sinan,则下列关于数列an的叙述正确的是( )
A.an>an+1B.−12≤an−an2an+2D.an≤−242n−1
【答案】D
【解析】构造函数fx=lnx+1−sinx(−12≤xe0−1=0,所以h(x)>h(0)=0,所以ex−1>x>0,
所以ex−1x>1x>0,所以f(x)>1.因为g'(x)=xex>0,所以g(x)>g(0)=−1⋅1+1=0.
下面用归纳法证明an>0.当n=1时,a1>0,
假设当n=k时,ak>0,那么对n=k+1,eak−1=akeak+1,所以eak+1=eak−1akak>0,
因为ex−1x>1x>0,所以eak+1=eak−1ak=fan>1,所以ak+1>0.因此an>0,n∈N∗.
ean−ean+1=ean−ean−1an=an−1ean+1an=ganan>0,所以ean>ean+1,an>an+1,
综上,0
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