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用构造函数解导数问题


f (2 − x) =f (x)e2−2x

f
(2 − e2−x
x)

f (x) ex

F (2

x=)
F (x) ⇒ F (x)关于x=
1 对 称 , 则 当 x <1 时 ,
F (x)在(-∞,1]上单调递减。根据单调性和大致图像可知
3
离对称轴远,故有 F (3) > F (0) ⇒
f (3) > e3
F (x)在(0, ∞)上也单调递增,= 根据 f (1) 0= 可得F (1) 0 和 F (−1) =0 ,根据函数的单调性和奇偶性可得函数的
大致图像,注意 f (x) 与 x 同号为正,异号为负,根据图像可知 f (x) > 0 的解集为 (−∞, −1) ∪ (1, +∞) 。
公众号:数学其实没那么难
二、利用利用 f (x) 与 ex 构造
因为 ex 的特殊性(恒大于 0 且导数为本身),故常见的题型为 f '(x) ± f (x) 。和 f (x)与x 构造方式相同,此
时 g(x) = ex ,构造 F (x) =
f (x)ex 或者 F (x) =
f (x)
,主要是利用:
ex
= F (x) f (x)ex ,= F '(x) f= (x)ex ' ex ( f '(x) + f (x))
f (x)
。原
xn
理如下:
F (x) = xn f (x) , F '(x) =xn f '(x) + nxn−1 f (x) =xn−1[xf '(x) + nf (x)] ;
F (= x) = fx(nx) , F '(x)
x= n f '(x) − nxn−1 f (x) x2n
xf '(x) − nf (x)
= F (x)
= f (xx) '
1 x2
[ xf
'(x) −
f
( x)]
此时 g(x) = x 。这类题目一般会给出函数的奇偶性, x 的取值范围(一般是正负),以及 xf '(x) ± f (x) 的符 号,做题时需要看清楚函数的奇偶性以及 x 的取值范围。
公众号:数学其实没那么难
例 1. f (x) 是定义在 R 上的偶函数,当 x < 0时,f (x) + xf '(x) < 0,且f (−4) =0, 则不等式 xf (x) > 0 的解
= F (x)
f
(x) ex
,= F '(x)
= fe(xx) '
f '(x) − f (x) ex
这类题目的定义域一般是 R 。
公众号:数学其实没那么难
例 4.设 f (x) 是定义域在 R (−∞, +∞) 的函数,导函数 f '(x) 满足 f '(x) < f (x) 对于 x ∈ R 恒成立,试比较
x
法求解即可。
解析:构造
F(x) =
f (x) x
,则
F '(x) =
xf
'(x) − x2
f (x)
,当
x < 0时,xf
'(x) −
f (x) > 0
,可以推出
x < 0时,F '(x) > 0, F (x)在(-∞,0)上单调递增,因为 f (x) 为偶函数, x 为奇函数,故 F (x) 为奇函数,所以
拓展: F (x) = xf (x) 和 F (x) = f (x) 中的 f (x) 是简单常见的 f (x)与x 之间的函数关系式,我们可以将
x
其扩展一下以便解决 xf
'(x) ± nf (x) 的问题,此时 g(x) = xn ,可以构造 F (x) = xn f (x) 或者 F (x) =
乘法:[ f = (x)g(x)]' f '(x)g(x) + f (x)g '(x)
= 除法: gf ((xx)) '
f '(x)g(x) − f (x)g '(x) [ g ( x)]2
(∀x ∈ D, g(x) ≠ 0)
复合函数:[ f (g(x))]' = g '(x) f '(g(x))
e= x f '(x) − ex f (x) e2x
f
'(x) − ex
f
(x)
,导函数满足
f
'(x) <
f
(x) ,

F '(x) < 0 , F (x) 在
R
上单调递减,根据单调性可知,
f (2) < e2
f (0) e0
,
f
(2014) < e2014
f (0) e0
,即.
f (2) < e2 f (0), f (2014) < f (0)
注:奇偶函数的运算:
奇函数±奇函数=奇函数,偶函数±偶函数=偶函数,奇函数±偶函数=非奇非偶(一般情况) 奇函数×奇函数=偶函数,偶函数×偶函数=偶函数,奇函数×偶函数=奇函数 奇偶函数的单调性: 在对称区间上,奇函数的单调性相同,偶函数的单调性相反。 奇偶函数的导数: 奇函数的导数为偶函数,偶函数的导数为奇函数。
解 析 : 构 造 F (x) = fe(2= xx ) 函 数 , 则 F '(x)
e= 2x f '(x) − 2e2x f (x) e4x
f
'(x) − 2 f (x) e2x
,导函数
f
'( x)
满足
f '(x) − 2 f (x) > 0 , 则 F '(x) > 0 , F (x) 在 R 上 单 调 递 增 。 又 ∵ f (0) = 1 , 则 F (0) = 1 , 则
集为( )
思路点拨: f (x) 与 f '(x) 同号,优先构造 F (x) = xf (x) ,然后利用函数的单调性或奇偶性或数形结合等方
法求解即可。
解 析 : 构 造 F (x) = xf (x) , 则 F= '(x) f (x) + xf '(x) , 当 x < 0时,f (x) + xf '(x) < 0 , 可 以 推 出 x < 0时,F '(x) < 0, F (x)在(-∞,0)上单调递减,因为 f (x) 为偶函数, x 为奇函数,故 F (x) 为奇函数,所以 F (x)在(0, ∞)上也单调递减。根据 F (x)在(-∞,0) f (−4) =0 可得 F (−4) =0 ,根据函数的单调性和奇偶性可 得函数的大致图像,根据图像可知 xf (x) > 0 的解集为 (−∞, −4) ∪ (0, 4) 。
不管哪种情况,重点都是 g(x) 怎么找。下面介绍三种常见的构造形式。
一、利用 f (x) 与 x 构造函数
这是函数 f (x) 与自变量 x 的组合,常见的题型为 xf '(x) ± f (x) ,常用构造形式有 F (x) = xf (x) 或者 F (x) = f (x) 。主要是利用
x
F= '(x) [xf= (x)]' xf '(x) + f (x)
公众号:数学其实没那么难
思路提示:满足
f
'(x) −
f (x) 形式,优先构造 F (x) =
f (x)
,然后利用函数的单调性求解即可。
ex
解析:构造
F(x) =
f (x) ex
= , 则 F '(x)
e= x f '(x)e−2xex f (x)
f
'(x) − ex
f
(x)
,
导函

f '(x)满足(x −1)[f '(x) − f (x)]>0 , 则 当 x ≥ 1时,F '(x) ≥ 0 , F (x)在(1,+∞) 上 单 调 递 增 。 由
f (2)和e2 f (0), f (2014)和f (0) 的大小。
思路提示:只要满足“
f
'(x) −
f (x) ”形式,优先构造 F (x) =
f (x)
函数,然后利用函数的单调性,奇偶
ex
性和数形结合等方法求解。同时要注意选项的转化。
解 析:构造 F (x) = fe(xx= ) 函数,则 F '(x)
例 2.设 f (x) 是定义在 R 上的偶函数,且 f (1) = 0 ,当 x < 0 时, xf '(x) − f (x) > 0 恒成立,则不等式
f (x) > 0 的解集为( )
思路点拨:
f (x) 与
f
'(x) 异号,优先构造 F (x) =
f (x)
,然后利用函数的单调性或奇偶性或数形结合等方
例 5.若定义在 R 上的函数 f (x) 满足 f '(x) − 2 f (x) > 0 , f (0) = 1,则不等式 f (x) > ex 的解集为( )
思路提示:满足
f
'(x) − nf (x) 形式,优先构造 F (x) =
f (x)
函数,然后利用函数的单调性,奇偶性和数形
e2x
结合等方法求解。同时要注意选项的转化。
.
x n +1
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