
?第8講 抽象函數(shù)7種導(dǎo)函數(shù)構(gòu)造
【題型目錄】
題型一:具體函數(shù)抽象化解不等式
題型二:構(gòu)造冪函數(shù)型解不等式
題型三:構(gòu)造指數(shù)函數(shù)型解不等式
題型四:構(gòu)造對數(shù)函數(shù)型解不等式
題型五:構(gòu)造三角函數(shù)型解不等式
題型六:構(gòu)造型函數(shù)解不等式
題型七:復(fù)雜型:二次構(gòu)造
【典例例題】
題型一:具體函數(shù)抽象化解不等式
【例1】(2022·廣東·南海中學(xué)高二階段練習(xí))已知,若成立,則實(shí)數(shù)的取值范圍是(???????)
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
由奇偶性的定義得出函數(shù)為偶函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)知函數(shù)在區(qū)間上為增函數(shù),由偶函數(shù)的性質(zhì)將不等式變形為,利用單調(diào)性得出,從而可解出實(shí)數(shù)的取值范圍.
【詳解】
解:函數(shù)的定義域?yàn)?,關(guān)于原點(diǎn)對稱,
,函數(shù)為偶函數(shù),
當(dāng)時,,,
則函數(shù)在上為增函數(shù),
由得,
由偶函數(shù)的性質(zhì)得,
由于函數(shù)在上為增函數(shù),則,即,
整理得,解得,因此,實(shí)數(shù)的取值范圍是.
故選:B.
【題型專練】
1.(2022·貴州遵義·高二期末(理))已知函數(shù),設(shè),,,則a,b,c的大小為(???????)
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
利用函數(shù)解析式求導(dǎo)數(shù),判斷導(dǎo)數(shù)大于零恒成立,故確定函數(shù)單調(diào)性,比較自變量大小確定函數(shù)值a,b,c的大小即可.
【詳解】
解:因?yàn)椋瑒t,所以
又時,,所以恒成立
所以在上單調(diào)遞增;
又,,
所以,則.
故選:A.
2.(2022·上?!?fù)旦附中高二期末)設(shè),若,則x的取值范圍是___________.
【答案】
【解析】
【分析】
奇偶性定義判斷奇偶性,利用導(dǎo)數(shù)研究的單調(diào)性,再應(yīng)用奇偶、單調(diào)性求x的范圍.
【詳解】
由且,易知:為奇函數(shù),
所以,
又,故在上遞增,
所以,可得.
故答案為:
題型二:構(gòu)造冪函數(shù)型解不等式
【例1】(2022·黑龍江·哈師大附中高二期末)已知定義在(0,+∞)上的函數(shù)滿足,其中是函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),若,則實(shí)數(shù)m的取值范圍為(???????)
A.(0,2022) B.(2022,+∞) C.(2023,+∞) D.(2022,2023)
【答案】D
【解析】
【分析】
構(gòu)造函數(shù),使得,然后根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性解不等式即可.
【詳解】
由題設(shè),所以在上單調(diào)遞減,又,即,又函數(shù)的定義域?yàn)?,所以,綜上可得:.
故選:D.
【例2】(2022·四川雅安·高二期末(理))設(shè)奇函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)是,且,當(dāng)時,,則不等式的解集為______.
【答案】
【解析】
【分析】
設(shè),利用導(dǎo)數(shù)求得在為單調(diào)遞減函數(shù),進(jìn)而得到函數(shù)為奇函數(shù),且在為單調(diào)遞減函數(shù),結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性,即可求解.
【詳解】
設(shè),可得,
因?yàn)楫?dāng)時,,可得,
所以在為單調(diào)遞減函數(shù),
又因?yàn)楹瘮?shù)為奇函數(shù),且,可得,
則滿足,所以函數(shù)也為奇函數(shù),
所以在為單調(diào)遞減函數(shù),且,
當(dāng)時,由,即,即,可得;
當(dāng)時,由,即,即,可得;
所以不等式的解集為.
故答案為:.
【例3】(2022·河南信陽·高二期中(理))已知定義域?yàn)榈暮瘮?shù)滿足(為函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)),則不等式的解集為(???????)
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
構(gòu)造函數(shù),由題意可知在上單調(diào)遞增,再對分情況討論,利用函數(shù)的單調(diào)性即可求出不等式的解集.
【詳解】
由,
(1)當(dāng)時,可得,
即,
即,
構(gòu)造函數(shù),
所以函數(shù)單調(diào)遞增,
則,此時,即滿足;
(2)當(dāng)時,可得,
由函數(shù)遞增,則,此時或,即滿足;
(3)當(dāng)時,,即滿足.
綜上,.
故選:A.
【例4】已知定義在上的奇函數(shù),其導(dǎo)函數(shù)為,當(dāng)時,恒有.則不等式的解集為(???????).
A. B.
C.或 D.或
【答案】D
【解析】
先通過得到原函數(shù)為增函數(shù)且為偶函數(shù),再利用到軸距離求解不等式即可.
【詳解】
構(gòu)造函數(shù),
則
由題可知,所以在時為增函數(shù);
由為奇函數(shù),為奇函數(shù),所以為偶函數(shù);
又,即
即
又為開口向上的偶函數(shù)
所以,解得或
故選:D
【點(diǎn)睛】
此題考查根據(jù)導(dǎo)函數(shù)構(gòu)造原函數(shù),偶函數(shù)解不等式等知識點(diǎn),屬于較難題目.
【例5】函數(shù)是定義在區(qū)間上的可導(dǎo)函數(shù),其導(dǎo)函數(shù)為,且滿足,則不等式的解集為
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
設(shè)函數(shù),根據(jù)導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算和題設(shè)條件,求得函數(shù)在上為增函數(shù),把不等式轉(zhuǎn)化為,即,利用單調(diào)性,即可求解.
【詳解】
由題意,設(shè)函數(shù),
則,
因?yàn)槭嵌x在區(qū)間上的可導(dǎo)函數(shù),且滿足,
所以,所以函數(shù)在上為增函數(shù),
又由,即,
即,所以,解得,
即不等式的解集為.
故選:D.
【點(diǎn)睛】
本題主要考查了函數(shù)的導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的單調(diào)性的關(guān)系及應(yīng)用,其中解答中根據(jù)題設(shè)條件,構(gòu)造新函數(shù)是解答的關(guān)鍵,著重考查了構(gòu)造思想,以及推理與計(jì)算能力.
【題型專練】
1.(2021·新疆維吾爾自治區(qū)喀什第二中學(xué)高三階段練習(xí)(理))定義在上的偶函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)為,且當(dāng)時,.則(???????)
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
由題構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)函數(shù)可得函數(shù)在(0,+∞)上為減函數(shù),且為偶函數(shù),再利用函數(shù)的單調(diào)性即得.
【詳解】
設(shè),則,
又當(dāng)時,,
∴,
則函數(shù)在(0,+∞)上為減函數(shù),
∵是定義在上的偶函數(shù),
∴,
即g(x)為偶函數(shù),
所以,即,故A錯誤;
,即,故B錯誤;
,即
因?yàn)闉榕己瘮?shù),所以,
所以,故C錯誤,D正確.
故選:D.
【點(diǎn)睛】
關(guān)鍵點(diǎn)點(diǎn)睛:本題的關(guān)鍵是構(gòu)造函數(shù),結(jié)合條件可判斷函數(shù)的單調(diào)性及奇偶性,即得.
2.(2022·黑龍江·哈爾濱市阿城區(qū)第一中學(xué)校高二期末)已知是定義在上的奇函數(shù),當(dāng)時,且,則不等式的解集是______.
【答案】
【解析】
【分析】
根據(jù)已知條件構(gòu)造函數(shù)并得出函數(shù)為偶函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)與單調(diào)性的關(guān)系得出函數(shù)的單調(diào)性進(jìn)而可以即可求解.
【詳解】
設(shè),則
因?yàn)槭嵌x在上的奇函數(shù),
所以,
所以是上的偶函數(shù),
當(dāng)時,,所以在上單調(diào)遞增,
所以在上單調(diào)遞減.因?yàn)?,所以?br />
所以.
對于不等式,
當(dāng)時,,即,解得;
當(dāng)時,,即,解得,
所以不等式的解集是.
故答案為:
【點(diǎn)睛】
解決此題的關(guān)鍵是構(gòu)造函數(shù),進(jìn)而討論新函數(shù)的單調(diào)性與奇偶性,根據(jù)函數(shù)的性質(zhì)即可求解不等式的解集.
3.設(shè)函數(shù)是定義在上的可導(dǎo)函數(shù),其導(dǎo)函數(shù)為,且有則不等式的解集為(???????)
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
令,確定在上是減函數(shù),不等式等價為,根據(jù)單調(diào)性解得答案.
【詳解】
由,得,
即,令,
則當(dāng)時,得,即在上是減函數(shù),
,,
即不等式等價為,
在是減函數(shù),由得,
即,又,解得,故.
故選::.
【點(diǎn)睛】
本題考查了利用函數(shù)單調(diào)性解不等式,構(gòu)造函數(shù),確定其單調(diào)性是解題的關(guān)鍵.
4.已知是定義在上的奇函數(shù),且時,,又,則的解集為(?????)
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
令,則,由題設(shè)易知上,且在上是奇函數(shù),即在、都單調(diào)遞減,同時可知,利用單調(diào)性求的解集,即為的解集.
【詳解】
令,則,
由時,知:,
∴在上,,單調(diào)遞減,又上為奇函數(shù),
∴,故也是奇函數(shù),
∴在上單調(diào)遞減,又,即有,
∴的解集,即的解集為.
故選:C
5.設(shè)函數(shù)是奇函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),,當(dāng)時,,則使得成立的的取值范圍是(???????)
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
設(shè),求其導(dǎo)數(shù)結(jié)合條件得出單調(diào)性,再結(jié)合的奇偶性,得出的函數(shù)值的符號情況,從而得出答案.
【詳解】
設(shè),則,
∵ 當(dāng)時,,
當(dāng)時,,即在上單調(diào)遞減.
由于是奇函數(shù),所以,是偶函數(shù),所以在上單調(diào)遞增.
又,所以當(dāng)或時,;
當(dāng)或時,.
所以當(dāng)或時,.
故選:B.
題型三:構(gòu)造指數(shù)函數(shù)型解不等式
【例1】(2022·四川省資陽中學(xué)高二期末(理))已知定義域?yàn)榈暮瘮?shù)的導(dǎo)函數(shù)為,且滿足,則不等式的解集為___________.
【答案】
【解析】
【分析】
令,利用導(dǎo)數(shù)說明函數(shù)的單調(diào)性,則原不等式等價于,再根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性將函數(shù)不等式轉(zhuǎn)化為自變量的不等式,解得即可;
【詳解】
解:令,,則,因?yàn)椋矗?br />
所以,即在上單調(diào)遞減,又,所以,
所以不等式,即,即,
即,解得,所以原不等式的解集為.
故答案為:
【例2】(2023·全國·高三專題練習(xí))已知函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)為,若對任意的,都有,且,則不等式的解集為(???????)
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
設(shè)函數(shù),根據(jù)題意可判斷在上單調(diào)遞減,再求出,不等式整理得,所以,利用單調(diào)性解抽象不等式即可.
【詳解】
設(shè)函數(shù),
所以,因?yàn)椋?br />
所以,即,所以在上單調(diào)遞減,因?yàn)椋?br />
所以,因?yàn)?,整理得?br />
所以,因?yàn)樵谏蠁握{(diào)遞減,所以.
故選:C.
【點(diǎn)睛】
函數(shù)的單調(diào)性是函數(shù)的重要性質(zhì)之一,它的應(yīng)用貫穿于整個高中數(shù)學(xué)的教學(xué)之中.某些數(shù)學(xué)問題從表面上看似乎與函數(shù)的單調(diào)性無關(guān),但如果我們能挖掘其內(nèi)在聯(lián)系,抓住其本質(zhì),那么運(yùn)用函數(shù)的單調(diào)性解題,能起到化難為易、化繁為簡的作用.因此對函數(shù)的單調(diào)性進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的認(rèn)識,并掌握好使用的技巧和方法,這是非常必要的.根據(jù)題目的特點(diǎn),構(gòu)造一個適當(dāng)?shù)暮瘮?shù),利用它的單調(diào)性進(jìn)行解題,是一種常用技巧.許多問題,如果運(yùn)用這種思想去解決,往往能獲得簡潔明快的思路,有著非凡的功效.
【例3】(2023·全國·高三專題練習(xí))已知定義在R上的可導(dǎo)函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)為,滿足且為偶函數(shù),為奇函數(shù),若,則不等式的解集為(???????)
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
先證明出為周期為8的周期函數(shù),把轉(zhuǎn)化為.記,利用導(dǎo)數(shù)判斷出在R上單調(diào)遞減,把原不等式轉(zhuǎn)化為,即可求解.
【詳解】
因?yàn)闉榕己瘮?shù),為奇函數(shù),
所以,.
所以,,所以.
令,則.
令上式中t取t-4,則,所以.
令t取t+4,則,所以.
所以為周期為8的周期函數(shù).
因?yàn)闉槠婧瘮?shù),所以,
令,得:,所以,所以,即為,所以.
記,所以.
因?yàn)?,所以,所以在R上單調(diào)遞減.
不等式可化為,即為.
所以.
故選:C
【點(diǎn)睛】
解不等式的常見類型:
(1)一元二次不等式用因式分解法或圖像法;
(2)指對數(shù)型不等式化為同底的結(jié)構(gòu),利用單調(diào)性解不等式;
(3)解抽象函數(shù)型不等式利用函數(shù)的單調(diào)性.
【例4】(2022·山西省長治市第二中學(xué)校高二期末)已知可導(dǎo)函數(shù)f(x)的導(dǎo)函數(shù)為,f(0)=2022,若對任意的,都有,則不等式的解集為(???????)
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
根據(jù)題意,構(gòu)造函數(shù),求導(dǎo)可知在上單調(diào)遞增,利用單調(diào)性求解即可.
【詳解】
令對任意的,
都有,在上單調(diào)遞增,
又,
不等式的解集,
故選:D.
【例5】(2022·重慶巴蜀中學(xué)高三階段練習(xí))已知奇函數(shù)的定義域?yàn)?,?dāng)討,,且,則不等式的解集為___________.
【答案】
【解析】
【分析】
構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)函數(shù)判斷出當(dāng)x>0時, 單調(diào)遞增,得到當(dāng)x>2時,從而;當(dāng)時,,從而.由為奇函數(shù)得到不等式的解集.
【詳解】
構(gòu)造函數(shù),則當(dāng)時,,所以當(dāng)x>0時單調(diào)遞增.
因?yàn)閒(2)=0,所以,所以當(dāng)x>2時,從而.
當(dāng)時,,從而.
又奇函數(shù)的圖像關(guān)于原點(diǎn)中心對稱,所以的解集為.
故答案為: .
【題型專練】
1.(2022·陜西榆林·三模(理))已知是定義在上的函數(shù),是的導(dǎo)函數(shù),且,,則下列結(jié)論一定成立的是(???????)
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
構(gòu)造利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性,即可得,進(jìn)而可得答案.
【詳解】
令,則,則是增函數(shù),
故,即,可得.
故選:D
2.(2022·江西·萍鄉(xiāng)市上栗中學(xué)高二階段練習(xí)(理))定義在上的函數(shù)滿足(為自然對數(shù)的底數(shù)),其中為的導(dǎo)函數(shù),若,則的解集為(???????)
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
構(gòu)造新函數(shù),并利用函數(shù)單調(diào)性把抽象不等式轉(zhuǎn)化為整式不等式即可解決.
【詳解】
設(shè),則,所以等價于,
由,可得
則,
所以在上單調(diào)遞增,所以由,得.
故選:D
3.(2022·安徽省蚌埠第三中學(xué)高二開學(xué)考試)已知可導(dǎo)函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)為,若對任意的,都有,且,則不等式的解集為(???????)
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
構(gòu)造函數(shù),通過導(dǎo)函數(shù)研究其單調(diào)性,利用單調(diào)性解不等式.
【詳解】
構(gòu)造函數(shù),則,因?yàn)?,所以恒成立,故單調(diào)遞減,變形為,又,所以,所以,解得:,故答案為:.
故選:A
4.若在上可導(dǎo)且,其導(dǎo)函數(shù)滿足,則的解集是_________________
【答案】
【解析】
【分析】
由題意構(gòu)造函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)判斷出單調(diào)遞減,利用單調(diào)性解不等式.
【詳解】
設(shè),則,
因?yàn)椋栽谏虾愠闪?,所以單調(diào)遞減,
又得,由等價于,
所以,即的解集是.
故答案為:
5.若定義在上的函數(shù)滿足,,則不等式為自然對數(shù)的底數(shù))的解集為(???????)
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
把不等式化為,構(gòu)造函數(shù)令,利用導(dǎo)數(shù)求得函數(shù)的單調(diào)性,結(jié)合單調(diào)性,即可求解.
【詳解】
由題意,不等式,即,
令,可得,
因?yàn)榍?,可知,所以在上單調(diào)遞增,
又因?yàn)椋?br />
所以的解集為.
故選:A.
【點(diǎn)睛】
本題主要考查了利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性及其應(yīng)用,以及導(dǎo)數(shù)的四則運(yùn)算的逆用,其中解答中結(jié)合題意構(gòu)造新函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)求得新函數(shù)的單調(diào)性是解答的關(guān)鍵,著重考查構(gòu)造思想,以及推理與運(yùn)算能力.
題型四:構(gòu)造對數(shù)函數(shù)型解不等式
【例1】(2022·江西·贛州市贛縣第三中學(xué)高二階段練習(xí)(文))定義在(0,+∞)的函數(shù)f(x)滿足,,則不等式的解集為(???????)
A.(-∞,0) B.(-∞,1)
C.(0,+∞) D.(1,+∞)
【答案】C
【解析】
【分析】
根據(jù)題干條件構(gòu)造函數(shù),,得到其單調(diào)遞減,從而求解不等式.
【詳解】
設(shè),
則,
所以在上單調(diào)遞減,
因?yàn)?,所以?br />
且,
所以由得:
結(jié)合單調(diào)性可得:,解得:,
故選:C
【例2】已知函數(shù)的定義域?yàn)镽,圖象關(guān)于原點(diǎn)對稱,其導(dǎo)函數(shù)為,若當(dāng)時,則不等式的解集為______.
【答案】
【解析】
【分析】
依據(jù)函數(shù)單調(diào)性和奇偶性把抽象不等式轉(zhuǎn)化為整式不等式去求解即可.
【詳解】
當(dāng)時,,
故函數(shù)在上單調(diào)遞減,易知,
故當(dāng)時,,,
當(dāng)時,,;
而,
而為奇函數(shù),
則當(dāng)時,當(dāng)?shù)慕鉃椋?br />
故當(dāng)時,的解為或,
故不等式的解集為.
故答案為:
【例3】已知是定義在上的奇函數(shù),是的導(dǎo)函數(shù),且滿足:則不等式的解集為(???????)
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
根據(jù)給定含導(dǎo)數(shù)的不等式構(gòu)造函數(shù),由此探求出在上恒負(fù),在上恒正,再解給定不等式即可.
【詳解】
令,,則,在上單調(diào)遞減,而,
因此,由得,而,則,由得,而,則,又,
于是得在上,,而是上的奇函數(shù),則在上,,
由得:或,即或,解得或,
所以不等式的解集為.
故選:D
【題型專練】
1.(2022·陜西漢中·高二期末(文))定義在上的函數(shù)滿足,則不等式的解集為___________.
【答案】
【解析】
【分析】
令,根據(jù)題意得到函數(shù)在上為單調(diào)遞增,把不等式,可得,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性,即可求解.
【詳解】
由題意,函數(shù)滿足,
令,可得
所以函數(shù)在上為單調(diào)遞增,且,
又由不等式,可得,所以,解得,
即不等式的解集為.
故答案為:.
2.(2022·河北·石家莊二中高二期末)已知定義域?yàn)榈暮瘮?shù)滿足,且當(dāng)時,則不等式的解集為(???????)
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
由條件得出關(guān)于成中心對稱,進(jìn)一步得出函數(shù)的單調(diào)性,然后再根據(jù)題意可得,或,從而可得出答案.
【詳解】
由得關(guān)于成中心對稱.
令,可得
當(dāng)時,則在上單調(diào)遞增.
由關(guān)于成中心對稱且,故在上單調(diào)遞增
由,則,或
解得,或,故
故選:A
3.(多選)已知函數(shù)的定義域是,其導(dǎo)函數(shù)是 ,且滿足,則下列說法正確的是(???????)
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】
【分析】
根據(jù)題意,構(gòu)造,由題意,得到單調(diào)遞增,進(jìn)而利用的單調(diào)性,得到,再整理即可求解
【詳解】
設(shè),可得,單調(diào)遞增,又因?yàn)?br />
,,,且,,得,,整理得,AC正確;
故選:AC
題型五:構(gòu)造三角函數(shù)型解不等式
【例1】已知偶函數(shù)的定義域?yàn)椋鋵?dǎo)函數(shù)為,當(dāng)時,有成立,則關(guān)于x的不等式的解集為(???????)
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
由題意,設(shè),利用導(dǎo)數(shù)求得在上單調(diào)遞減,且為偶函數(shù),再把不等式,轉(zhuǎn)化為,結(jié)合單調(diào)性,即可求解.
【詳解】
由題意,設(shè),則,
當(dāng)時,因?yàn)椋瑒t有,
所以在上單調(diào)遞減,
又因?yàn)樵谏鲜桥己瘮?shù),可得,
所以是偶函數(shù),
由,可得,即,即
又由為偶函數(shù),且在上為減函數(shù),且定義域?yàn)?,則有,
解得或,
即不等式的解集為,
故選:B.
【點(diǎn)睛】
本題主要考查了導(dǎo)數(shù)在函數(shù)中的綜合應(yīng)用,其中解答中構(gòu)造新函數(shù),求得函數(shù)的奇偶性和利用題設(shè)條件和導(dǎo)數(shù)求得新函數(shù)的單調(diào)性,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性求解是解答的關(guān)鍵,著重考查構(gòu)造思想,以及推理與運(yùn)算能力,屬于中檔試題.
【例2】已知函數(shù)的定義域?yàn)?,其?dǎo)函數(shù)是.有,則關(guān)于x的不等式的解集為(???????)
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
令,根據(jù)題設(shè)條件,求得,得到函數(shù)在內(nèi)的單調(diào)遞減函數(shù),再把不等式化為,結(jié)合單調(diào)性和定義域,即可求解.
【詳解】
由題意,函數(shù)滿足,
令,則
函數(shù)是定義域內(nèi)的單調(diào)遞減函數(shù),
由于,關(guān)于的不等式可化為,
即,所以且,解得,
不等式的解集為.
故選:B
【點(diǎn)睛】
方法點(diǎn)睛:構(gòu)造法求解與共存問題的求解策略:
對于不給出具體函數(shù)的解析式,只給出函數(shù)和滿足的條件,需要根據(jù)題設(shè)條件構(gòu)造抽象函數(shù),再根據(jù)條件得出構(gòu)造函數(shù)的單調(diào)性,應(yīng)用單調(diào)性解決問題,常見類型:(1)型;(2)型;(3)為常數(shù)型.
【題型專練】
1.已知可導(dǎo)函數(shù)是定義在上的奇函數(shù).當(dāng)時,,則不等式的解集為(???????)
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
構(gòu)造函數(shù),并依據(jù)函數(shù)的單調(diào)性去求解不等式的解集.
【詳解】
當(dāng)時,,則
則函數(shù)在上單調(diào)遞增,又可導(dǎo)函數(shù)是定義在上的奇函數(shù)
則是上的偶函數(shù),且在單調(diào)遞減,
由,可得,則,
則時,不等式
可化為
又由函數(shù)在上單調(diào)遞增,且,,
則有,解之得
故選:D
2.已知函數(shù)是定義在上的奇函數(shù).當(dāng)時,,則不等式的解集為(???????)
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
構(gòu)造函數(shù),則經(jīng)變形后得,進(jìn)而得到在時單增,結(jié)合單調(diào)性證出是定義在上的偶函數(shù),再去“f”,即可求解
【詳解】
令,,
當(dāng)時,,,即函數(shù)單調(diào)遞增.
又,時,,
是定義在上的奇函數(shù),是定義在上的偶函數(shù).
不等式,
即,即,
,①,
又,故②,
由①②得不等式的解集是.
故選:C
【點(diǎn)睛】
本題考查利用構(gòu)造函數(shù)法解不等式,導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的增減性的應(yīng)用,一般形如的式子,先構(gòu)造函數(shù),再設(shè)法證明的奇偶性與增減性,進(jìn)而去“f”解不等式
3.奇函數(shù)定義域?yàn)椋鋵?dǎo)函數(shù)是,當(dāng)時,有,則關(guān)于的不等式的解集為
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【詳解】
根據(jù)題意,可構(gòu)造函數(shù) 其導(dǎo)數(shù)
當(dāng)時,有,其導(dǎo)數(shù)在上為增函數(shù),又由為奇函數(shù),即 ,
則 ,即函數(shù)為偶函數(shù),
當(dāng)時,,不等式
又由函數(shù)為偶函數(shù)且在上激增,
則 解得
此時 的取值范圍為 ;
當(dāng)時,,不等式
同理解得此時的取值范圍為;
綜合可得:不等式的解集為
故選D.
【點(diǎn)睛】本題考查函數(shù)的導(dǎo)數(shù)與函數(shù)單調(diào)性的關(guān)系,解題的關(guān)鍵是根據(jù)題意構(gòu)造新函數(shù),并利用導(dǎo)數(shù)分析的單調(diào)性.
題型六:構(gòu)造型函數(shù)解不等式
【例1】設(shè)函數(shù)在上存在導(dǎo)函數(shù),對任意的實(shí)數(shù)都有,當(dāng)時,.若,則實(shí)數(shù)的取值范圍是
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【詳解】
構(gòu)造函數(shù)法
令,則,函數(shù)在上為減函數(shù),因?yàn)椋?,故為奇函?shù),于是在上為減函數(shù),而不等式可化為,則,即.選A.
【例2】設(shè)函數(shù)在上存在導(dǎo)數(shù),對任意的,有,且在上有,則不等式的解集是(???????)
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
構(gòu)造函數(shù),由已知得出所構(gòu)造的函數(shù)的單調(diào)性,再利用其單調(diào)性解抽象不等式,可得選項(xiàng).
【詳解】
設(shè),
∵,即,即,故是奇函數(shù),
由于函數(shù)在上存在導(dǎo)函數(shù),所以,函數(shù)在上連續(xù),則函數(shù)在上連續(xù).
∵在上有,∴,
故在單調(diào)遞增,
又∵是奇函數(shù),且在上連續(xù),∴在上單調(diào)遞增,
∵,
∴,
即,∴,故,
故選:B.
【點(diǎn)睛】
本題考查運(yùn)用導(dǎo)函數(shù)分析函數(shù)的單調(diào)性,從而求解抽象不等式的問題,構(gòu)造合適的函數(shù)是解決問題的關(guān)鍵,屬于較難題.
【例3】(2022·重慶八中高二期末)已知函數(shù)滿足:,,且.若角滿足不等式,則的取值范圍是(???????)
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
構(gòu)造函數(shù),,并判斷函數(shù)為上的奇函數(shù),再根據(jù),可得在上單調(diào)遞減,最后進(jìn)行求解得的取值范圍.
【詳解】
解:構(gòu)造函數(shù),,
由化為:,
,\函數(shù)為上的奇函數(shù),
則,在上單調(diào)遞減.
若角滿足不等式,則,
即,,解得:.
故選:A.
【題型專練】
1.設(shè)函數(shù)在上存在導(dǎo)函數(shù),對任意實(shí)數(shù),都有,當(dāng)時,,若,則實(shí)數(shù)的最小值是(???????)
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
構(gòu)造函數(shù),根據(jù)等式可得出函數(shù)為偶函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)得知函數(shù)在上單調(diào)遞減,由偶函數(shù)的性質(zhì)得出該函數(shù)在上單調(diào)遞增,由,得出,利用函數(shù)的單調(diào)性和偶函數(shù)的性質(zhì)解出該不等式即可.
【詳解】
構(gòu)造函數(shù),對任意實(shí)數(shù),都有,
則,
所以,函數(shù)為偶函數(shù),.
當(dāng)時,,則函數(shù)在上單調(diào)遞減,
由偶函數(shù)的性質(zhì)得出函數(shù)在上單調(diào)遞增,
,即,
即,則有,
由于函數(shù)在上單調(diào)遞增,,即,解得,
因此,實(shí)數(shù)的最小值為,故選A.
【點(diǎn)睛】
本題考查函數(shù)不等式的求解,同時也涉及函數(shù)單調(diào)性與奇偶性的判斷,難點(diǎn)在于根據(jù)導(dǎo)數(shù)不等式的結(jié)構(gòu)構(gòu)造新函數(shù),并利用定義判斷奇偶性以及利用導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性,考查分析問題和解決問題的能力,屬于難題.
2.設(shè)函數(shù)在上存在導(dǎo)數(shù),對于任意的實(shí)數(shù),有,當(dāng)時,,若,則實(shí)數(shù)的取值范圍是(???????)
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
構(gòu)造,由,可得為奇函數(shù),利用導(dǎo)數(shù)可知在上單調(diào)遞減,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性解不等式即可.
【詳解】
,
令,且,則在上單調(diào)遞減.
又
為奇函數(shù),在上單調(diào)遞減.
,且
代入得,
轉(zhuǎn)化為,即
由于在上遞減,則,解得:
故選:C.
【點(diǎn)睛】
方法點(diǎn)睛:利用進(jìn)行抽象函數(shù)構(gòu)造,常見類型:
(1)利用與的構(gòu)造,常用構(gòu)造形式有:出現(xiàn)“”用,出現(xiàn)“”用;
(2)利用與的構(gòu)造,常用構(gòu)造形式有:出現(xiàn),構(gòu)造函數(shù);出現(xiàn),構(gòu)造函數(shù);
3.設(shè)函數(shù)在上存在導(dǎo)函數(shù),,有,在上有,若,則實(shí)數(shù)的取值范圍為
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
構(gòu)造函數(shù),進(jìn)而研究其單調(diào)性和奇偶性,
將變形為,再利用的單調(diào)性解不等式即可.
【詳解】
令,
,有,.
所以為R上的偶函數(shù),又在上有,
所以,即在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減.
又,所以,
即,,解之得,.
故選B.
【點(diǎn)睛】
本題主要考查構(gòu)造函數(shù)并研究其單調(diào)性和奇偶性、利用函數(shù)的性質(zhì)解不等式,體現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯推理等核心素養(yǎng),屬難題.
題型七:復(fù)雜型:二次構(gòu)造
【例1】已知是定義在上的可導(dǎo)函數(shù),是的導(dǎo)函數(shù),若,,則在上(???????)
A.單調(diào)遞增 B.單調(diào)遞減 C.有極大值 D.有極小值
【答案】A
【解析】
【分析】
構(gòu)造函數(shù),,可得出,利用導(dǎo)數(shù)分析函數(shù)的單調(diào)性與最值,可得出的符號,由此可得出結(jié)論.
【詳解】
構(gòu)造函數(shù),則,
所以,,則,
設(shè),則,,
當(dāng)時,,此時函數(shù)單調(diào)遞減;
當(dāng)時,,此時函數(shù)單調(diào)遞增.
所以,,對任意的恒成立,
因此,函數(shù)在上單調(diào)遞增.
故選:A.
【點(diǎn)睛】
結(jié)論點(diǎn)睛:四種常用的導(dǎo)數(shù)構(gòu)造法:
(1)對于不等式(或),構(gòu)造函數(shù);
(2)對于不等式(或),構(gòu)造函數(shù);
(3)對于不等式(或)(其中為常數(shù)且),構(gòu)造函數(shù);
(4)對于不等式(或)(其中為常數(shù)),構(gòu)造函數(shù).
【例2】定義在上的函數(shù)滿足,且,則(???????)
A.有極大值,無極小值 B.有極小值,無極大值
C.既有極大值又有極小值 D.既無極大值也無極小值
【答案】D
【解析】
【分析】
將代入,推出,然后再判斷左右兩側(cè)導(dǎo)數(shù)的符號,從而確定的極值情況.
【詳解】
因?yàn)椋遥?br />
所以,①
令,則,
又,記,
所以.
當(dāng)時,,遞減;當(dāng)時,,遞增.
結(jié)合①當(dāng)時,,所以的最小值為0,即,
因?yàn)?,則,(當(dāng)且僅當(dāng)時,取等號),所以既沒有最大值,也沒有最小值.
故選:D.
【點(diǎn)睛】
本題主要考查導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的極值,還考查了構(gòu)造轉(zhuǎn)化求解問題的能力,屬于較難題.
【題型專練】
1.設(shè)函數(shù)滿足:,,則時,(???????)
A.有極大值,無極小值 B.有極小值,無極大值
C.既有極大值,又有極小值 D.既無極大值,又無極小值
【答案】B
【解析】
【分析】
首先構(gòu)造函數(shù),由已知得,從而有,令,求得,這樣可確定是增函數(shù),由可得的正負(fù),確定的單調(diào)性與極值.
【詳解】
,
令,則,
所以,
令,則,
即,
當(dāng)時,,單調(diào)遞增,而,
所以當(dāng)時,,,單調(diào)遞減;
當(dāng)時,,,單調(diào)遞增;
故有極小值,無極大值,故選B.
【點(diǎn)睛】
本題考查用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值,解題關(guān)鍵是構(gòu)造新函數(shù),,求導(dǎo)后表示出,然后再一次令,確定單調(diào)性,確定正負(fù),得出結(jié)論.
2.函數(shù)滿足:,,則當(dāng)時,(???????)
A.有極大值,無極小值 B.有極小值,無極大值
C.既有極大值,又有極小值 D.既無極大值,也無極小值
【答案】D
【解析】
【分析】
根據(jù)已知條件,構(gòu)造函數(shù),則,且,求出,再進(jìn)行二次求導(dǎo),研究函數(shù)的正負(fù),得到在上單調(diào)遞減,由此判斷函數(shù)的極值情況.
【詳解】
因?yàn)?,所以?br />
令,則,且,
所以,
令,則,
令,解得:,
當(dāng)時,,則單調(diào)遞增,
當(dāng)時,,則單調(diào)遞減,
所以當(dāng)時,取得最大值,
則,故在上恒成立,
所以在上單調(diào)遞減,
則當(dāng)時,既無極大值,也無極小值.
故選:D
【點(diǎn)睛】
(1)求極值需研究函數(shù)的單調(diào)性;
(2)利用導(dǎo)數(shù)證明不等式的本質(zhì)是利用導(dǎo)數(shù)判斷單調(diào)性,利用單調(diào)性比較大小.
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備戰(zhàn)2023年高考數(shù)學(xué)??碱}型分類講義 第08講 抽象函數(shù)7種導(dǎo)函數(shù)構(gòu)造
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