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2019版高考数学(理)一轮精选教师用书人教通用:第3章8阅读与欣赏(二)
展开导数的综合问题
构造法解决抽象函数问题
在导数及其应用的客观题中,有一个热点考查点,即不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的函数的单调性,应用单调性解决问题的题目,该类题目具有一定的难度.下面总结其基本类型及其处理方法.
只含f(x)型
定义在R上的函数f(x)满足f(1)=1,且对任意x∈R都有f′(x)<,则不等式f(x2)>的解集为( )
A.(1,2) B.(0,1)
C.(1,+∞) D.(-1,1)
【解析】 构造函数g(x)=f(x)-x+c(c为常数),则g′(x)<0,即函数g(x)在R上单调递减,且g(1)=f(1)-+c=+c.f(x2)>=x2+,
即f(x2)-x2+c>+c,即g(x2)>g(1),
即x2<1,即-1<x<1.故选D.
【答案】 D
利用(f(x)+kx+b)′=f′(x)+k,根据导数符号,可得出函数g(x)=f(x)+kx+b的单调性,利用其单调性比较函数值大小、解抽象函数的不等式等.
含λf(x)±f′(x)(λ为常数)型
(1)已知f(x)为R上的可导函数,且∀x∈R,均有f(x)>f′(x),则有( )
A.e2 015f(-2 015)<f(0),f(2 015)>e2 015f(0)
B.e2 015f(-2 015)<f(0),f(2 015)<e2 015f(0)
C.e2 015f(-2 015)>f(0),f(2 015)>e2 015f(0)
D.e2 015f(-2 015)>f(0),f(2 015)<e2 015f(0)
(2)已知定义在R上的函数f(x)满足f(x)+2f′(x)>0恒成立,且f(2)=(e为自然对数的底数),则不等式exf(x)-e>0的解集为________.
【解析】 (1)仅从f(x)>f′(x)这个条件,无从着手,此时我们必须要借助于选择题中的选项的提示功能,结合所学知识进行分析.构造函数h(x)=,则h′(x)=<0,即h(x)在R上单调递减,故h(-2 015)>h(0),即>⇔e2 015f(-2 015)>f(0);同理,h(2 015)<h(0),即f(2 015)<e2 015·f(0),故选D.
(2)由f(x)+2f′(x)>0⇒2>0,可构造h(x)=e·f(x)⇒h′(x)=e[f(x)+2f′(x)]>0,所以函数h(x)=e·f(x)在R上单调递增,且h(2)=e·f(2)=1.不等式exf(x)-e>0等价于ef(x)>1,即h(x)>h(2)⇒x>2,所以不等式exf(x)-e>0的解集为(2,+∞).
【答案】 (1)D (2)(2,+∞)
(1)由于ex>0,故[exf(x)]′=[f(x)+f′(x)]ex,其符号由f(x)+f′(x)的符号确定,′=,其符号由f′(x)-f(x)的符号确定.含有f(x)±f′(x)类的问题可以考虑构造上述两个函数.
(2)λf(x)+f′(x)>0⇔[eλx×f(x)]′>0.
含xf(x)±nf′(x)型
(1)已知偶函数f(x)是定义在{x∈R|x≠0}上的可导函数,其导函数为f′(x).当x<0时,f′(x)>恒成立.设m>1,记a=,b=2f(2),c=(m+1)·f,则a,b,c的大小关系为( )
A.a<b<c B.a>b>c
C.b<a<c D.b>a>c
(2)设函数f(x)在R上的导函数为f′(x),且2f(x)+xf′(x)>x2.下面的不等式在R上恒成立的是( )
A.f(x)>0 B.f(x)<0
C.f(x)>x D.f(x)<x
【解析】 (1)当x<0时,f′(x)>⇔xf′(x)-f(x)<0.
构造函数g(x)=,
则g′(x)=<0,
即g(x)在(-∞,0)上单调递减.
函数f(x)为偶函数,故g(x)为奇函数,
得g(x)在(0,+∞)上单调递减.
b=4m,c=4m.
因为m>1,所以m+1>2,<=2,
所以m+1>2>.
所以g(m+1)<g(2)<g.
所以4mg(m+1)<4mg(2)<4mg,
即a<b<c.故选A.
(2)构造函数g(x)=x2f(x),
则其导数为g′(x)=2xf(x)+x2f′(x).
①当x>0时,由2f(x)+xf′(x)>x2,
得g′(x)=2xf(x)+x2f′(x)>x3>0,
即函数g(x)=x2f(x)在区间(0,+∞)上递增,
故g(x)=x2f(x)>g(0)=0⇒f(x)>0;
②当x<0时,有g′(x)=2xf(x)+x2f′(x)<x3<0,
即函数g(x)=x2f(x)在区间(-∞,0)上递减,
故g(x)=x2f(x)>g(0)=0⇒f(x)>0;
③当x=0时,
由2f(x)+xf′(x)>x2,得f(x)>0.
综上,对任意x∈R,有f(x)>0,应选A.
【答案】 (1)A (2)A
(1)对于xf′(x)+nf(x)>0型,构造F(x)=xnf(x),则F′(x)=xn-1[xf′(x)+nf(x)](注意对xn-1的符号进行讨论),特别地,当n=1时,xf′(x)+f(x)>0,构造F(x)=xf(x),则F′(x)=xf′(x)+f(x)>0;
(2)对于xf′(x)-nf(x)>0型,且x≠0,构造F(x)=,则F′(x)=(亦需注意对xn+1的符号进行讨论),特别地,当n=1时,xf′(x)-f(x)>0,构造F(x)=,则F′(x)=>0.
含f(x)±f′(x)tan x型
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
【解析】 f′(x)sin 2x<f(x)(1+cos 2x)⇒f′(x)sin x-f(x)cos x<0.
令g(x)=,g′(x)=<0可知g(x)在上单调递减,所以g>g,即f>f.故选B.
【答案】 B
由于在上,[sin x·f(x)]′=cos x·f(x)+sin x·f′(x),其符号与f(x)+f′(x)tan x相同,′=,其符号与f′(x)tan x-f(x)符号相同.在含有f(x)±f′(x)tan x的问题中,可以考虑构造函数f(x)sin x,f(x)cos x,,等.