
以抽象函數(shù)為背景、題設(shè)條件或所求結(jié)論中具有“f(x)±g(x),f(x)g(x),eq \f(f?x?,g?x?)”等特征式、旨在考查導(dǎo)數(shù)運(yùn)算法則的逆向、變形應(yīng)用能力的客觀題,是近幾年高考試卷中的一位“??汀保R詨狠S題的形式出現(xiàn),解答這類問(wèn)題的有效策略是將前述式子的外形結(jié)構(gòu)特征與導(dǎo)數(shù)運(yùn)算法則結(jié)合起來(lái),合理構(gòu)造出相關(guān)的可導(dǎo)函數(shù),然后利用該函數(shù)的性質(zhì)解決問(wèn)題.
類型(一) 構(gòu)造y=f(x)±g(x)型可導(dǎo)函數(shù)
[例1] 設(shè)奇函數(shù)f(x)是R上的可導(dǎo)函數(shù),當(dāng)x>0時(shí)有f′(x)+cs x0時(shí),f′(x)+cs x0?F(x)>0的解集為(﹣3,0)∪(3,+∞),故選A.
[答案] A
[方法技巧]
當(dāng)題設(shè)條件中存在或通過(guò)變形出現(xiàn)特征式“f′(x)g(x)+f(x)g′(x)”時(shí),可聯(lián)想、逆用“f′(x)g(x)+f(x)g′(x)=[f(x)g(x)]′”,構(gòu)造可導(dǎo)函數(shù)y=f(x)g(x),然后利用該函數(shù)的性質(zhì)巧妙地解決問(wèn)題.
類型(三) 構(gòu)造eq \f(f?x?,g?x?)型可導(dǎo)函數(shù)
[例3] (多選)已知定義在(0,eq \f(π,2))上的函數(shù)f(x),f′(x)是f(x)的導(dǎo)函數(shù),且恒有cs xf′(x)+sin xf(x)<0成立,則( )
A.f(eq \f(π,6))>eq \r(2)f(eq \f(π,4)) B.eq \r(3)f(eq \f(π,6))>f(eq \f(π,3)) C.f(eq \f(π,6))>eq \r(3)f(eq \f(π,3)) D.eq \r(2)f(eq \f(π,6))>eq \r(3)f(eq \f(π,4))
[解析] 根據(jù)題意,令g(x)=eq \f(f?x?,cs x),x∈(0,eq \f(π,2)),則其導(dǎo)數(shù)g′(x)=eq \f(f′?x?cs x+sin xf?x?,cs2x),
又由x∈(0,eq \f(π,2)),且恒有cs xf′(x)+sin xf(x)<0,則有g(shù)′(x)<0,即函數(shù)g(x)為減函數(shù).
由eq \f(π,6)<eq \f(π,3),則有g(shù)(eq \f(π,6))>g(eq \f(π,3)),即eq \f(f\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6))),cs\f(π,6))>eq \f(f\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3))),cs\f(π,3)),分析可得f(eq \f(π,6))>eq \r(3)f(eq \f(π,3));又由eq \f(π,6)<eq \f(π,4),則有g(shù)(eq \f(π,6))>g(eq \f(π,4)),
即eq \f(f\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6))),cs\f(π,6))>eq \f(f\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4))),cs\f(π,4)),分析可得eq \r(2)f(eq \f(π,6))>eq \r(3)f(eq \f(π,4)).故選C、D.
[答案] CD
[方法技巧]
當(dāng)題設(shè)條件中存在或通過(guò)變形出現(xiàn)特征式“f′(x)g(x)﹣f(x)g′(x)”時(shí),可聯(lián)想、逆用“eq \f(f′?x?g?x?-f?x?g′?x?,[g?x?]2)=[eq \f(f?x?,g?x?)]′”,構(gòu)造可導(dǎo)函數(shù)y=eq \f(f?x?,g?x?),然后利用該函數(shù)的性質(zhì)巧妙地解決問(wèn)題.
[歸納總結(jié)]
構(gòu)造函數(shù)解決導(dǎo)數(shù)問(wèn)題常用模型
(1)條件:f′(x)>a(a≠0):構(gòu)造函數(shù):h(x)=f(x)﹣ax.
(2)條件:f′(x)±g′(x)>0:構(gòu)造函數(shù):h(x)=f(x)±g(x).
(3)條件:f′(x)+f(x)>0:構(gòu)造函數(shù):h(x)=exf(x).
(4)條件:f′(x)﹣f(x)>0:構(gòu)造函數(shù):h(x)=eq \f(f?x?,ex).
(5)條件:xf′(x)+f(x)>0:構(gòu)造函數(shù):h(x)=xf(x).
(6)條件:xf′(x)﹣f(x)>0:構(gòu)造函數(shù):h(x)=eq \f(f?x?,x).
[針對(duì)訓(xùn)練]
1.已知定義域?yàn)镽的函數(shù)f(x)的圖象經(jīng)過(guò)點(diǎn)(1,1),且對(duì)于任意x∈R,都有f′(x)+2>0,則不等式f(lg2|3x﹣1|)0,故F(x)在定義域內(nèi)單調(diào)遞增,由f(1)=1,得F(1)=f(1)+2=3,因?yàn)閒(lg2|3x﹣1|)1)恒成立,則a≥eq \f(1,2),
即a的取值范圍是[eq \f(1,2),+∞).
4.已知函數(shù)f(x)=eq \f(ln x-a,x)﹣m(a,m∈R)在x=e(e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù))時(shí)取得極值,且有兩個(gè)零點(diǎn)記為x1,x2.
(1)求實(shí)數(shù)a的值,以及實(shí)數(shù)m的取值范圍;
(2)證明:ln x1+ln x2>2.
解:(1)f′(x)=eq \f(\f(1,x)·x-?ln x-a?,x2)=eq \f(a+1-ln x,x2)(x>0),
由f′(x)=0,得x=ea+1,且當(dāng)0ea+1時(shí),f′(x)0),f′(x)=eq \f(1-ln x,x2),
函數(shù)f(x)在(0,e)上單調(diào)遞增,在(e,+∞)上單調(diào)遞減,f(x)max=f(e)=eq \f(1,e)﹣m.
又x→0(x>0)時(shí),f(x)→﹣∞;x→+∞時(shí),f(x)→﹣m,由f(x)有兩個(gè)零點(diǎn)x1,x2,
得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(1,e)-m>0,,-m2.即證eq \f(1+\f(x2,x1),\f(x2,x1)-1)lneq \f(x2,x1)>2,設(shè)t=eq \f(x2,x1)>1,
則只需證ln t>eq \f(2?t-1?,t+1),即證ln t﹣eq \f(2?t-1?,t+1)>0.
記u(t)=ln t﹣eq \f(2?t-1?,t+1)(t>1),則u′(t)=eq \f(1,t)﹣eq \f(4,?t+1?2)=eq \f(?t-1?2,t?t+1?2)>0.
所以u(píng)(t)在(1,+∞)上單調(diào)遞增,所以u(píng)(t)>u(1)=0,所以原不等式成立,
故ln x1+ln x2>2.
5.已知函數(shù)f(x)=kex﹣x2(其中k∈R,e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)).
(1)若k=2,當(dāng)x∈(0,+∞)時(shí),試比較f(x)與2的大??;
(2)若函數(shù)f(x)有兩個(gè)極值點(diǎn)x1,x2(x10.
即f′(x)=2ex﹣2x>0在(0,+∞)上恒成立,
從而f(x)=2ex﹣x2在(0,+∞)上為增函數(shù),
故f(x)=2ex﹣x2>f(0)=2.
(2)函數(shù)f(x)有兩個(gè)極值點(diǎn)x1,x2,
則x1,x2是f′(x)=kex﹣2x=0的兩個(gè)根,即方程k=eq \f(2x,ex)有兩個(gè)根.
設(shè)φ(x)=eq \f(2x,ex),則φ′(x)=eq \f(2-2x,ex),
當(dāng)x<0時(shí),φ′(x)>0,函數(shù)φ(x)單調(diào)遞增且φ(x)<0;
當(dāng)0<x<1時(shí),φ′(x)>0,函數(shù)φ(x)單調(diào)遞增且φ(x)>0;
當(dāng)x>1時(shí),φ′(x)0.
作出函數(shù)φ(x)的圖象如圖所示,要使方程k=eq \f(2x,ex)有兩個(gè)根,只需0
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