导数专题5:构造函数法ppt课件
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利用导数运算法则构造函数✬导数的常见构造类型1. 对于()()x g x f ''>,可构造()()()x g x f x h -=注:遇到()()0'≠>a a x f 导函数大于某种非零常数(若0=a 则无需构造),则可构造()()ax x f x h -=2. 对于()()0''>+x g x f ,可构造()()()x g x f x h +=3. 对于()()0'>+x f x f ,可构造()()x f e x h x =4. 对于()()x f x f >'(或()()0'>-x f x f ),可构造()()xex f x h = 5. 对于()()0'>+x f x xf ,可构造()()x xf x h = 6. 对于()()0'>-x f x xf ,可构造()()x x f x h =7. 对于()()x nf x f +'形式,可构造()()x f e x F nx = 8. 对于()()x nf x f -'形式,可构造()()nx ex f x F =✬典型例题:类型1:和差导数公式逆用: 例1. 设函数()f x ,()g x 在[],a b 上均可导,且()()f x g x '>',则当a x b <<时,有.A ()()f x g x > .B ()()f x g x <.C ()()()()f x g a g x f a +>+ .D ()()()()f x g b g x f b +>+解:构造)()()(x g x f x F -=,0)()()(>'-'='x g x f x F , )(x F 为增函数,)()()(b F x F a F << )()()()()()(b g b f x g x f a g a f -<-<-, ∴()()()()f x g b g x f b +>+,选D 类型2,积的导数公式逆用:例 2.设函数()f x 是定义在(),0-∞上的可导函数,其导函数为()f x ',且有x x f x x f <'+)()(,则不等式0)2(2)2014()2014(>-+++f x f x 的解集为( )A .(),2012-∞-B .()20120-,C .(),2016-∞-D .()20160-,解:由()()f x xf x x '+<,0x <得: [()]0xf x x '<<,令()()F x xf x =,则当0x <时,()0F x '<, 即()F x 在(,0)-∞是减函数,(2014)+=F x (2014)(2014)x f x ++ ,(2)(2)(2)F f -=--,由题意:(2014)F x +>(2)F -又()F x 在(,0)-∞是减函数,∴20142x +<-,即2016x <-,故选C类型3,商的导数公式逆用:当出现导数差的形式是,可以考虑商的导数 例3.已知函数)(x f 是定义在R 上的奇函数,0)1(=f , 当0x >时,有2()()0xf x f x x'->成立,则不等式0)(>x f 的解集是 A .(1,0)(1,)-+∞ B .(1,0)- C .(1,)+∞ D .(,1)(1,)-∞-+∞解:由当0x >时,有2()()0xf x f x x '->成立, 知函数x x f x F )()(=的导函数0)()()(2>-'='x x f x f x x F 在),0(+∞上恒成立, 所以函数xx f x F )()(=在),0(+∞上是增函数,又因为函数)(x f 是定义在R 上的奇函数,所以函数xx f x F )()(=是定义域上的偶函数,且由0)1(=f 得0)1()1(==-F F ,由此可得函数xx f x F )()(=的大致图象为:由图可知不等式0)(>x f 的解集是),1()0,1(+∞⋃-. 故选A.例4.若定义在R 上的函数f(x)的导函数为()f x ',且满足()()f x f x '>,则(2011)f 与2(2009)f e 的大小关系为( ).A 、(2011)f <2(2009)f eB 、(2011)f =2(2009)f eC 、(2011)f >2(2009)f eD 、不能确定 【答案】C解:构造函数x ex f x g )()(=,则x e x f x f x g )()()(''-=,因为()()f x f x '>,所以0)('>x g ; 即函数)(x g 在R 上为增函数, 则20092011)2009()2011(ef e f >,即2)2009()2011(e f f >. 类型4,构造组合函数形式例 5. 定义在上R 上的可导函数)(x f ,满足2)()(x x f x f =+-,当0<x 时,x x f <')(,则不等式x x f x f +-≥+)1(21)(的解集为_________解:221)()(x x f x g -=,0)()(=-+x g x g ,)(x g 为奇函数,当0<x 时,0)()(<-'='x x f x g ,)(x g 为减函数,,x x f x f +-≥+)1(21)(, 可得22)1(21)1(21)(x x f x x f ---≥-,即)1()(x g x g -≥∴x x -≤1,即21≤x ✬好题训练 一、单选题1.已知定义在R 上的函数()f x 满足()()102f x f x '+>,且有()112f =,则()122x f x e->的解集为( )A .(),2-∞B .()1,+∞C .(),1-∞D .()2,+∞2.若定义在R 上的函数()f x 满足()()1f x f x '+>,(0)4f =,则不等式()3x x e f x e ⋅>+ (其中e 为自然对数的底数)的解集为( )A .(,0)(0,)-∞+∞B .(,0)(3,)-∞⋃+∞C .(0,)+∞D .(3,)+∞3.已知函数()f x 是(0,)+∞上的可导函数,且()()0f x f x x'+>,则( ) A .(3)(2)f f > B .(3)(2)f f < C .3(3)2(2)f f >D .3(3)2(2)f f <4.已知定义在R 上的可导函数()f x ,对x R ∀∈,都有()()2xf x e f x -=,当0x >时()()0f x f x '+<,若()()211211a a e f a e f a -+-≤+,则实数a 的取值范围是( )A .[]0,2B .(][),12,-∞-⋃+∞C .(][),02,-∞⋃+∞D .[]1,2-5.已知函数()f x 是定义在R 上的偶函数,其导函数为()f x ',若()()f x f x '<,且()2f x +是偶函数,()20174f =,则不等式()40xef x e ->的解集为( )A .(),1-∞B .(),e -∞C .()0,+∞D .1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭6.已知函数()f x 为R 上的可导函数,且x R ∀∈,均有()()f x f x '<,则有( ) A .2021e (2021)(0)f f -<,2021(2021)e (0)f f < B .2021e (2021)(0)f f -<,2021(2021)e (0)f f >C .2021e (2021)(0)f f ->,2021(2021)e (0)f f >D .2021e (2021)(0)f f ->,2021(2021)e (0)f f <7.已知可导函数()f x 的导函数为()'f x ,若对任意的x R ∈,都有()()1f x f x '->.且()2022f x -为奇函数,则不等式()2021e 1x f x ->的解集为( ) A .(),0-∞B .()0,+∞C .(),e -∞D .()e,+∞8.函数()f x 的定义域是R ,()02f =,对任意R x ∈,()()1f x f x +'>,则不等式()e e 1x xf x >+⋅的解集为( )A .{} |0x x >B .{}|0x x <C .{|1x x <-或}1x >D .{|1x x <-或}01x <<9.已知函数()f x 满足()11f =,且()f x 的导函数()13f x '<,则()233x f x <+的解集为( ) A .{}1x x <-B .{1x x <-或}1x >C .{}1x x >D .{}0x x <10.定义在R 上的奇函数()f x 的图象光滑连续不断,其导函数为()f x ',对任意正实数x 恒有()()2xf x f x >-',若()()2g x x f x =,则不等式()()23log 110g x g ⎡⎤-+-<⎣⎦的解集是( )A .()0,2B .()2,2-C .()3,2-D .()()2,11,2--⋃11.已知函数()f x 满足()()0f x f x +-=,且当(,0)x ∈-∞时,()()0f x xf x '+<成立,若()()0.60.622a f =⋅,(ln 2)(ln 2)b f =⋅,2211loglog 88c f ⎛⎫⎛⎫=⋅ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,则a ,b ,c 的大小关系是( ) A .a b c >>B .c b a >>C .a c b >>D .c a b >>12.已知偶函数()f x 的定义域为,22ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭,其导函数为()f x ',当02x π<<时,有()cos ()sin 0f x x f x x '+<成立,则关于x 的不等式()2cos 3f x f x π⎛⎫< ⎪⎝⎭的解集为( )A .,,2332ππππ⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭B .,33ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭C .,23ππ⎛⎫-- ⎪⎝⎭D .,32ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭13.已知奇函数()f x 是定义在R 上的可导函数,其导函数为()'f x ,当0x ≥时,有22()()f x xf x x +'>,则不等式()()()220182018420x f x f +++-<的解集为( ) A .(),2016-∞-B .()2016,2012--C .(),2018-∞-D .()2016,0-14.已知()f x 是定义在R 上的奇函数,(2)0f =,当0x ≠时,2()()f x f x x '>,则不等式()0f x <的解集为( ) A .(,2)(0,2)-∞-⋃ B .(2,0)(2,)-+∞ C .(,2)(2,)-∞-+∞D .(2,0)(0,2)-15.已知()f x 是定(,0)(0,)-∞+∞的奇函数,()'f x 是()f x 的导函数,(1)0f <,且满足:()()ln 0f x f x x x+'⋅<,则不等式(1)()0x f x -⋅<的解集为( ) A .(1,)+∞B .(,1)(0,1)-∞-C .(,1)-∞D .(,0)(1,)-∞⋃+∞ 16.已知定义在R 上的可导函数()f x ,对任意的实数x ,都有()()4f x f x x --=,且当()0,x ∈+∞时,()2f x '>恒成立,若不等式()()()1221f a f a a --≥-恒成立,则实数a 的取值范围是( )A .1,02⎛⎫- ⎪⎝⎭B .10,2⎡⎤⎢⎥⎣⎦C .1,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭ D .1,2⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭17.已知定义域为R 的奇函数()y f x =的导函数为()y f x '=,当0x ≠时,()()0f x f x x '+<,若2211(),2(2),ln (ln )3333a fb fc f ==--=,则,,a b c 的大小关系正确的是( ) A .a b c <<B .b c a <<C .a c b <<D .c a b <<18.已知函数()f x 的定义域为R ,且()21f =,对任意x ∈R ,()()0f x xf x '+<,则不等式()()112x f x ++>的解集是( ) A .(),1-∞ B .(),2-∞ C .()1,+∞D .()2,+∞19.已知定义在R 上的函数()f x 满足1()()02f x f x '+>且有1(2)f e=,则()f x >)A .1,2⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭B .1,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭C .(,2)-∞D .(2,)+∞20.已知()f x 是定义在R 上的函数,()'f x 是()f x 的导函数,满足:()(1)()0x x e f x e f x ++'>,且1(1)2f =,则不等式1()2(1)x e f x e +>+的解集为( ) A .()1,1-B .()(),11,-∞-+∞C .(),1-∞-D .()1,+∞21.设函数()f x 在R 上的导函数为()f x ',若()()1x f f x '+>,()()6f x f x ''=-,()31f =,()65f =,则不等式()ln 210f x x ++<的解集为( )A .()0,1B .()0,3C .()1,3D .()3,622.设函数()f x 在R 上的导函数为()'f x ,若()()1f x f x '>+,()(6)2f x f x +-=,(6)5f =,则不等式()210x f x e ++<的解集为( )A .(,0)-∞B .(0,)+∞C .(0,3)D .(3,6)23.已知函数()y f x =对于任意的,22x ππ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭满足()()cos sin 0f x x f x x '+>(其中()f x '是函数()f x 的导函数),则下列不等式成立的是( )A .()04f π⎛⎫> ⎪⎝⎭B 34f ππ⎛⎫⎛⎫->- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭C 34f ππ⎛⎫⎛⎫> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭D .()023f f π⎛⎫> ⎪⎝⎭24.已知定义在,22ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭上的奇函数()f x 的导函数为()f x ',且()tan ()0f x x f x '+⋅>,则( )A 063ππ⎛⎫⎛⎫>> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭B 063ππ⎛⎫⎛⎫-+> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭C 064ππ⎛⎫⎛⎫<< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭D 046ππ⎛⎫⎛⎫-+> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭25.已知在定义在R 上的函数()f x 满足()()62sin 0f x f x x x ---+=,且0x ≥时,()3cos f x x '≥-恒成立,则不等式()π3ππ6224f x f x x x ⎛⎫⎛⎫≥--++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭的解集为( ) A .π0,4⎛⎤⎥⎝⎦B .,4π⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭C .,6π⎛⎤-∞ ⎥⎝⎦D .,6π⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭26.已知函数()y f x =对任意的(0,)x π∈满足()cos ()sin f x x f x x '>(其中()f x '为函数()f x 的导函数),则下列不等式成立的是( )A .63f ππ⎛⎫⎛⎫> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ B .63f ππ⎛⎫⎛⎫< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭C 63f ππ⎛⎫⎛⎫>⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭D 63f ππ⎛⎫⎛⎫<⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭27.已知定义在R 上的函数()f x 的导函数为'()f x ,'()()ln 20f x f x +<,则下列不等关系成立的是( ) A .2(1)(0)f f > B .2(2)(1)f f > C .2(0)(1)f f >-D .()23log 32(1)f f <28.已知定义在R 上的函数()f x 的导函数为()f x ',且满足()()0f x f x '->,2022(2022)e 0f -=,则不等式1ln 4f x ⎛⎫< ⎪⎝⎭)A .()6063e,+∞ B .()20220,eC .()8088e,+∞ D .()80880,e29.已知函数()y f x =是定义在R 上的奇函数,且当(),0x ∈-∞时,不等式()()0f x xf x '+>恒成立,若()0.30.322a f =,()()log 2log 2b f ππ=,2211log log 44c f ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,则,,a b c 的大小关系是( )A .a b c >>B .c b a >>C .b a c >>D .a c b >>30.已知奇函数()f x 是定义在R 上的可导函数,其导函数为()'f x ,当0x >时,有22()()f x xf x x '+>,则不等式2(2021)(2021)4(2)0x f x f +++-<的解集为( ) A .(,2019)-∞- B .(2023,2019)-- C .(2023)-∞-, D .(2019,0)-二、多选题31.设函数()f x '是奇函数()()f x x R ∈的导函数,()10f -=,当0x >时,()()0xf x f x '-<,则使得()0f x >成立的x 的取值范围是( )A .(),1-∞-B .()0,1C .()1,0-D .()1,+∞32.已知函数()f x 的定义域为(0,)+∞,其导函数为()f x ',对于任意,()0x ∈+∞,都有()ln ()0x xf x f x '+>,则使不等式1()ln 1f x x x+>成立的x 的值可以为( ) A .12B .1C .2D .333.定义在(0,)+∞上的函数()f x 的导函数为()f x ',且()()2(32)()x x f x x f x '+<+恒成立,则必有( ) A .(3)20(1)f f >B .(2)6(1)f f <C .13(1)162f f ⎛⎫> ⎪⎝⎭D .(3)3(2)f f <34.已知函数()f x 的导函数为()f x ',若()()()2f x xf x f x x <<-′对()0,x ∈+∞恒成立,则下列不等式中,一定成立的是( ) A .()()1f f ππ< B .()()1f f ππ> C .()()21142f f <+ D .()()21142f f +< 35.已知函数()f x 的定义域、值域都是()0,∞+,且满足()()12f x f x '<,则下列结论一定正确的是( ) A .若()1e f =,则()322e f > B .()()23f f <C .()()3224f f >D .181176e 43f f ⎛⎫⎛⎫< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭第II 卷(非选择题)请点击修改第II 卷的文字说明三、双空题36.定义在R 上的函数()f x 的导函数为()f x ',且()()1f x f x '>-,()06f =,则函数()()5x xg x e f x e =--在R 上单调递_______(填“增”或“减”);不等式()5x xe f x e >+(其中e 为自然对数的底数)的解集是_______.37.设()f x '是奇函数()f x 的导函数,()23f -=-,且对任意x ∈R 都有()2f x '<,则()2f =_________,使得()e 2e 1x xf <-成立的x 的取值范围是_________.四、填空题38.已知函数()f x 是定义在R 上的函数,且满足()()0f x f x +'>其中()f x '是()f x 的导函数,设()0a f =,()2ln2b f =,()e 1c f =,,,a b c 的大小关系是________.39.已知定义在R 上的函数()f x 的导函数为()'f x ,且满足()()xf x f x '<,若(ln 4)(3)(1),,ln 43f f a f b c ===,则,,a b c 的大小关系为_________. 40.已知定义在()0,∞+的函数()f x 满足()()0xf x f x '-<,则不等式()210x f f x x ⎛⎫-< ⎪⎝⎭的解集为___________. 41.已知定义在R 上的偶函数()f x 的导函数为()'f x ,当0x >时,有()()0f x xf x '+>,且(1)0f =,则使得()0f x <成立的x 的取值范围是___________. 42.若定义在R 上的函数()f x 满足()()30f x f x '->,13f e ⎛⎫= ⎪⎝⎭,则不等式()3x f x e >的解集为________________.43.若()f x 是定义在R 上函数,且(2)y f x =-的图形关于直线2x =对称,当0x <时,()()0f x xf x '+<,且(3)0f -=,则不等式()0f x >的解集为___________.答案第1页,共24页参考答案1.B 【分析】构造函数()()2xF x f x e =⋅,利用导数,结合已知条件判断()F x 的单调性,由此化简不等式()122xf x e ->并求得其解集. 【详解】设()()2x F x f x e =⋅,则()()()()()222110 22x x xF x f x e f x e e f x f x ⎡⎤'''=⋅+⋅=+>⎢⎥⎣⎦,所以函数()F x 在R 上单调递增,又()112f =,所以()()11221112F f e e =⋅=.又()122xf x e->等价于()12212x f x e e ⋅>,即()()1F x F >,所以1x >,即所求不等式的解集为()1,+∞. 故选:B 2.C 【分析】构造函数()()3x x g x e f x e =⋅--,求导结合题干条件可证明()g x 在R 上单调递增,又(0)0g =,故()0(0)0g x g x >=⇒>,即得解 【详解】令()()3x x g x e f x e =⋅--,则()()()[()()1]0x x x x g x e f x e f x e e f x f x '''=⋅+⋅-=+-> 所以()g x 在R 上单调递增, 又因为00(0)(0)30g e f e =⋅--=, 所以()0(0)0g x g x >=⇒>, 即不等式的解集是(0,)+∞ 故选:C 3.C 【分析】由已知构造函数()()g x xf x =,求导,由导函数的符号得出所令函数的单调性,从而可得选项. 【详解】 解:因为()()0f x f x x'+>,所以当0x >时,有()()0xf x f x '+>, 令()()g x xf x =,则当0x >时,()'()()>0g x xf x f x '=+,所以()g x 在()0+∞,上单调递增,所以()()3>2g g ,即3(3)2(2)f f >, 故选:C. 4.C 【分析】令()()x g x e f x =,由已知得()()xg x e f x =在区间()0,∞+单调递减, ()g x 为偶函数,且在区间(),0∞-单调递增,由此可将不等式等价转化为211a a -≥+,求解即可. 【详解】解:令()()x g x e f x =,则当0x >时,()()()0x g x e f x f x ''=+<⎡⎤⎣⎦,所以()()x g x e f x =在区间()0,∞+单调递减,又()()()()()()2x x x xg x e f x e e f x e f x g x ---=-===,所以()g x 为偶函数,且在区间(),0∞-单调递增,又()()211211a a ef a e f a -+-≤+,即()()211g a g a -≤+,所以211a a -≥+,即()()22211a a -≥+,得0a ≤或2a ≥, 故选:C. 5.A 【分析】由函数()f x 是定义在R 上的偶函数,()2f x +是偶函数可得()f x 是周期为4的周期函数,令()()x f x g x e=,然后利用()g x 的单调性可解出不等式. 【详解】因为函数()f x 是定义在R 上的偶函数,()2f x +是偶函数, 所以()()()4f x f x f x +=-=,即()f x 是周期为4的周期函数, 所以()()201714f f ==, 令()()xf xg x e=,则()()()x f x f x g x e '-'=,因为()()f x f x '<,所以()0g x '<, 所以()g x 在R 上单调递减,由()40xef x e ->可得()4x f x ee>,即()()41g x g e>=,所以1x <,故选:A. 6.B 【分析】 令()()e xf xg x =,x ∈R 并求导函数,根据已知可得函数()g x 的单调性,进而得出结论. 【详解】令()()e x f x g x =,x ∈R ,则()()()e xf x f xg x ''-=,x R ∀∈,均有()()f x f x '<,()g x ∴在R 上单调递增,(2021)(0)(2021)g g g ∴-<<,可得:2021e (2021)(0)f f -<,2021(2021)e (0)f f >.故选:B. 7.A 【分析】根据题意构造()()1e xf x F x -=,结合已知条件,讨论其单调性,再将不等式()2021e 1x f x ->转化为()F x 的不等式,即可利用单调性求解.【详解】根据题意,构造()()1exf x F x -=,则()()1xf x F x e =+,且''()()1()0exf x f x F x -+=<,故()F x 在R 上单调递减; 又()2022f x -为R 上的奇函数,故可得()020220f -=,即()02022f =,则()02021F =.则不等式()2021e 1x f x ->等价于()()20210F x F >=, 又因为()F x 是R 上的单调减函数,故解得0x <. 故选:A. 【点睛】关键点点睛:本题考查构造函数法,涉及利用导数研究函数的单调性以及利用函数单调性求解不等式;本题中,根据()()1f x f x '->以及题意,构造()()1e xf x F x -=是解决问题的关键,属中等偏上题. 8.A 【分析】构造函数()()e e x xg x f x =⋅-,结合已知条件可得()0g x '>恒成立,可得()g x 为R 上的减函数,再由()01g =,从而将不等式转换为()()0g x g >,根据单调性即可求解. 【详解】构造函数()()e e x xg x f x =⋅-,因为()()()e e e x x xx f x f x g '=⋅+-'⋅()()e e e e 0x x x x f x f x +--=⎡⎤⎣⎦='>,所以()()e e x xg x f x =⋅-为R 上的增函数.又因为()()000e 0e 1g f -⋅==,所以原不等式转化为()e e 1x xf x ->,即()()0g x g >,解得0x >.所以原不等式的解集为{}|0x x >, 故选:A. 9.C 【分析】构造函数()()233x g x f x =--,求函数的导数,利用函数的单调性即可得到结论. 【详解】解:设()()233x g x f x =--,则函数()g x 的导函数()()13g x f x ''=-,f x 的导函数()13f x '<,()()103g x f x ''∴=-<,则函数()g x 单调递减,()11f =,()()1211033g f ∴=--=,则不等式()233x f x <+,等价为()0g x <, 即()()1g x g <, 则1x >,即()233x f x <+的解集为{}1x x >, 故选:C. 10.D 【分析】分析函数()g x 的奇偶性,利用导数分析函数()g x 在R 上的单调性,将所求不等式变形为()()23log 11g x g ⎡⎤-<⎣⎦,可得出()23log 11x -<,解此不等式即可. 【详解】因为函数()f x 为R 上的奇函数,则()()2g x x f x =的定义域为R ,且()()()()22g x x f x x f x g x -=-=-=-,所以,函数()g x 为奇函数,且()00g =,对任意正实数x 恒有()()()22xf x f x f x >-=-',即()()20xf x f x '+>,则()()()()()2220g x xf x x f x x xf x f x '''=+=+>⎡⎤⎣⎦,所以,函数()g x 在()0,∞+上为增函数,故函数()g x 在(),0∞-上也为增函数, 因为函数()g x 在R 上连续,故函数()g x 在R 上为增函数,由()()23log 110g x g ⎡⎤-+-<⎣⎦得()()()23log 111g x g g ⎡⎤-<--=⎣⎦,所以,()23log 11x -<,故有2013x <-<,解得21x -<<-或12x <<.故选:D. 11.D 【分析】构造函数()()g x x f x =⋅,利用奇函数的定义得函数()g x 是偶函数,再利用导数研究函数的单调性,结合0.621ln 212log 8<-<<,再利用单调性比较大小得结论. 【详解】解:因为函数()f x 满足()()0f x f x +-=,即()()f x f x =--,且在R 上是连续函数,所以函数()f x 是奇函数,不妨令()()g x x f x =⋅,则()()()()g x x f x x f x g x -=-⋅-=⋅=,所以()g x 是偶函数, 则''()()()g x f x x f x =+⋅,因为当(,0)x ∈-∞时,()'()0f x xf x +<成立, 所以()g x 在(,0)x ∈-∞上单调递减,又因为()g x 在R 上是连续函数,且是偶函数,所以()g x 在()0+∞,上单调递增, 则()0.62a g =,(ln 2)b g =,2211loglog 88c g g ⎛⎫⎛⎫==- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 因为0.621>,0ln 21<<,()21log 33>08-=--=,所以0.621ln 212log 8<-<<,所以c a b >>,故选:D. 12.A 【分析】 先构造函数()()cos f x g x x=,进而根据题意判断出函数的奇偶性和单调性,进而解出不等式. 【详解】因为偶函数()f x 的定义域为,22ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭,设()()cos f x g x x=,则()()()()cos cos f x f x g x x x--==-,即()g x 也是偶函数.当02x π<<时,根据题意()()()2cos sin 0cos f x x f x xg x x'+'=<,则()g x 在0,2π⎛⎫⎪⎝⎭上是减函数,而函数为偶函数,则()g x 在,02π⎛⎫- ⎪⎝⎭上是增函数.于是,()()3()2cos 3cos 3cos 3f f x f x f xg x g x ππππ⎛⎫ ⎪⎛⎫⎛⎫⎝⎭<⇔<⇔< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以3,,233222x x x πππππππ⎧>⎪⎪⎛⎫⎛⎫⇒∈--⋃⎨⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎪-<<⎪⎩. 故选:A. 13.A 【分析】利用22(()0)f xf x x x '>+≥,构造出()()2g x x f x =,会得到()g x 在R 上单调递增,再将待解不等式的形式变成和()g x 相关的形式即可. 【详解】设()()2g x x f x =,因为()f x 为R 上奇函数,所以()()()()22g x x f x x f x -=--=-,即()g x 为R 上奇函数对()g x 求导,得[]()2()()g x f x x x xf '=+',而当0x >时,有()()220f x xf x x '>+≥,故0x >时,()0g x '>,即()g x 单调递增,所以()g x 在R 上单调递增 不等式()()()22018+2018420x f x f ++-<()()()22018+201842x f x f +<--,又()f x 是奇函数,则()()()22018+201842x f x f +<,即()()20182g x g +<所以20182x +<,解得2016x <-,即(,2016)x ∈-∞-. 故选:A. 14.A 【分析】根据题意,构造出函数()()2f x g x x=,则()0()0f x g x <⇔<,进而结合题意求得答案.【详解】设()()2f x g x x=,则()0()0f x g x <⇔<,()()()()()24322f x x xf x xf x f x g x x x ''⋅--'==,若x >0,由2()()()2()0f x f x xf x f x x ''>⇒->,则()0g x '>,即()()2f x g x x =在()0,∞+上单调递增.因为()f x 是R 上的奇函数,(2)0f =,容易判断,()()2f x g x x =在R 上是奇函数,且(2)0=g ,则函数()g x 在(),0-∞上单调递增,且(2)0g -=,所以()0<g x 的解集为:(,2)(0,2)-∞-⋃.于是()0f x <的解集为:(,2)(0,2)-∞-⋃. 故选:A. 15.D 【分析】 令()()g x lnxf x =对函数求导可得到函数()g x 单调递减,再结合()10g =,和()f x 的奇偶性,通过分析得到当0x >,()0f x <,0x <,()0f x >,故不等式(1)()0x f x -⋅<等价于()10x f x >⎧⎨<⎩或()10x f x <⎧⎨>⎩,求解即可.【详解】 令()()g x lnxf x =,则1()()()0g x f x lnx f x x'=+'<, 故函数()g x 单调递减,定义域为()0,∞+,g (1)0=,01x ∴<<时,()0>g x ;1x <时,()0<g x .01x <<时,0lnx <;1x >时,0lnx >.∴当0x >,1x ≠时,()0f x <,又f(1)0<.∴当0x >,()0f x <,又()f x 为奇函数, ∴当0x <,()0f x >.不等式(1)()0x f x -⋅<等价于()10x f x >⎧⎨<⎩或()10x f x <⎧⎨>⎩解得1x >或者0x < 故答案为:D.【分析】由题意可得()()()f x x f x x -=---,令()()2F x f x x =-,根据奇偶性的定义,可得()F x 为偶函数,利用导数可得()F x 的单调性,将题干条件化简可得()2(1)2(1)f a a f a a -≥---,即()(1)F a F a ≥-,根据()F x 的单调性和奇偶性,计算求解,即可得答案. 【详解】由()()4f x f x x --=,得()2()2()f x x f x x -=---, 记()()2F x f x x =-,则有()()F x F x =-,即()F x 为偶函数, 又当(0,)x ∈+∞时,()()20F x f x ''=->恒成立, 所以()F x 在(0,)+∞上单调递增,所以由()()()1221f a f a a --≥-,得()2(1)2(1)f a a f a a -≥---, 即()(1)F a F a ≥-(||)(|1|)F a F a ⇔-,所以|||1|a a -,即2212a a a ≥+-,解得12a, 故选:D. 17.B 【分析】 根据()()0f x f x x'+<构造函数()()g x xf x =,利用函数()g x 的奇偶性、单调性比较大小. 【详解】解:令函数()()g x xf x =,因为定义域为R 的()y f x =是奇函数,所以函数()g x 为偶函数;()()()g x f x xf x ''=+,当0x >时,因为()()0f x f x x '+<,所以()()0xf x f x x'+<,所以()()0xf x f x '+<,即()0g x '<,所以()g x 在(0,)+∞上为减函数,()()()()222111(),2(2)22,ln (ln )ln ln 3ln 3333333a f g b f g g c f g g g ⎛⎫⎛⎫===--=-====-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 因为2ln 323<<,所以()()2ln 323g g g ⎛⎫>> ⎪⎝⎭,即a c b >>.18.A 【分析】构造函数()()g x xf x =,利用导数法结合条件,得到()g x 在R 上单调递减,利用单调性可得答案. 【详解】设()()g x xf x =,则()()()0g x f x xf x =+'<' 所以()g x 在R 上单调递减,又()()2222g f == 由()()112x f x ++>,即()()12g x g +>,所以12x +< 所以1x < 故选:A 19.D 【分析】构造函数2()e ()x g x f x =,求导后确定其单调性,原不等式转化为关于()g x 的不等式,再利用单调性得解集. 【详解】设2()e ()x g x f x =,则221()e ()()2x x g x f x e f x ''=+,因为1()()02f x f x '+>,所以()0g x '>,所以()g x 是R 上的增函数,(2)e (2)1g f ==,不等式()f x >2e ()1xf x >,即()(2)g x g >,所以2x >, 故选:D . 20.D 【分析】构造函数()()1()xg x e f x =+,利用导数求得()g x 的单调性,由此求得不等式1()2(1)x e f x e +>+的解集. 【详解】令()()1()x g x e f x =+,则()()()1()0x xg x e f x e f x =+'+>',所以()g x 在R 上单调递增,不等式()1()21x e f x e +>+可化为()11()2x e e f x ++>, 而1(1)2f =,则1(1)(1)(1)2e g ef +=+=,即()()1g x g >, 所以1x >,即不等式解集为(1,)+∞. 故选:D 21.A 【分析】 构造函数()1(),xf xg x e+=得到()g x 也是R 上的单调递增函数.,分析得到函数()f x 关于点(3,1)对称.由()ln 210f x x ++<得到(ln )(0)g x g <,即得解. 【详解】 构造函数()1()()1(),()0x xf x f x f xg x g x e e '+--'==>, 所以()g x 也是R 上的单调递增函数.因为()()6f x f x ''=-,所以()'f x 关于直线3x =对称,所以12()(6),()(6)f x dx f x dx f x c f x c ''=-∴+=--+⎰⎰,(12,c c 为常数),21()(6)f x f x c c ∴+-=-,令3x =,所以21212(3),(3)2c c f c c f -=-∴=. 因为()31f =,所以212,c c -=所以()(6)2f x f x +-=,所以函数()f x 关于点(3,1)对称. 由(3)1,(6)5f f ==得到(0)3f =-,因为()()ln ln 210ln 122x f x x f x x e ++<∴+<-=-,, 所以()ln ln 12xf x e +<-, 所以031(ln )2(0)g x g e -+<-==, 所以(ln )(0)g x g <, 所以ln 0,01x x <∴<<. 故选:A22.A 【分析】 令()()1xf xg x e +=,根据因为()()1f x f x '>+,得到()0g x '>,得出函数()g x 为R 上的单调递增函数,由题设条件,令0x =,求得()02g =-,把不等式转化为()()0g x g <,结合单调性,即可求解. 【详解】令()()1x f x g x e +=,可得()()()()11x xf x f x f xg x e e ''+--⎛⎫'== ⎪⎝⎭, 因为()()1f x f x '>+,可得()()10f x f x '-->,所以()0g x '>,所以函数()g x 为R 上的单调递增函数, 由不等式()210x f x e ++<,可得()12x f x e +<-, 所以()12xf x e +<-,即()2g x <- 因为()(6)2f x f x +-=,令0x =,可得(0)(6)2f f +=,又因为(6)5f =,可得(0)3f =-,所以()()00102f g e+==- 所以不等式等价于()()0g x g <,由函数()g x 为R 上的单调递增函数,所以0x <,即不等式的解集为(,0)-∞. 故选:A. 23.C 【分析】 可构造函数()()cos f x g x x=,由已知可证()g x 在,22x ππ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭单增,再分别代值检验选项合理性即可 【详解】 设()()cos f x g x x=,则()()()2cos sin 0cos f x x f g x x xx'+='>,则()g x 在,22x ππ⎛⎫∈-⎪⎝⎭单增, 对A ,()04cos0cos 4f f ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭<,化简得()04f π⎛⎫< ⎪⎝⎭,故A 错;对B ,34cos cos 34f f ππππ⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭<⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭34f ππ⎛⎫⎛⎫-<- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,故B 错; 对C ,43cos cos 43f f ππππ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭<⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭34f ππ⎛⎫⎛⎫> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,故C 正确;对D ,()03cos0cos 3f f ππ⎛⎫⎪⎝⎭<⎛⎫⎪⎝⎭,化简得()023f f π⎛⎫< ⎪⎝⎭,故D 错, 故选:C 24.B 【分析】 令()()cos f x g x x =,,22x ππ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭,得到()g x 是奇函数,单调递增,再利用函数的单调性和奇偶性分析判断得解. 【详解】因为()tan ()0f x x f x '+⋅>,所以()sin ()0,cos xf x f x x'+⋅> cos ()sin ()0x f x x f x '∴⋅+⋅>,令()()cos f x g x x =,,22x ππ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭,则()2cos ()sin ()0cos f x x f x x g x x'⋅+⋅'=>, 所以()g x 单调递增, 所以()()()()cos()cos f x f x g x g x x x---===--,所以()g x 为奇函数,(0)0g =,所以6430cos cos cos643f f f ππππππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭<<<,即0643πππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫<<< ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭,所以A ,C 错误;63ππ⎛⎫⎛⎫< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以063ππ⎛⎫⎛⎫> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,又因为()f x 为奇函数,所以063ππ⎛⎫⎛⎫-> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以B 正确;64ππ⎛⎫⎛⎫< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭064ππ⎛⎫⎛⎫< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭.又因为()f x 为奇函数,所以046ππ⎛⎫⎛⎫-< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以D 错误. 故选:B 25.B 【分析】结合已知不等式,构造新函数()()3sin g x f x x x =-+,结合单调性及奇偶性,列出不等式,即可求解. 【详解】由题意,当0x ≥时,()3cos f x x '≥-恒成立,即()3cos 0f x x '-+≥恒成立, 又由()()62sin 0f x f x x x ---+=,可得()3sin ()3sin f x x x f x x x -+=-+-, 令()()3sin g x f x x x =-+,可得()()g x g x -=-,则函数()g x 为偶函数, 且当0x ≥时,()g x 单调递增,结合偶函数的对称性可得()g x 在(,0)-∞上单调递减,由()36224f x f x x x πππ⎛⎫⎛⎫≥--++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,化简得到()3sin 3()sin()222f x x x f x x x πππ⎛⎫-+≥---+- ⎪⎝⎭,即()()2g x g x π≥-,所以2x x π≥-,解得4x π≥,即不等式的解集为,4π⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭.故选:B. 26.D 【分析】令()()cos g x f x x =,求出函数的导数,根据函数的单调性判断即可. 【详解】解:令()()cos g x f x x =,(0,)x π∈ 故()()cos ()sin 0g x f x x f x x ''=->,故()g x 在(0,)π递增,所以()()36g g ππ>,可得1()()236f f ππ63f ππ⎛⎫⎛⎫< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以D 正确;故选:D . 27.D 【分析】根据题意构造函数()()2x h x f x =,利用导数研究函数的单调性,根据单调性结合2log 31>即可求解.【详解】设()()2x h x f x =,则()()()()()22ln 22ln 2xx x h x f x f x f x f x '''=+=+⎡⎤⎣⎦,又()()ln 20f x f x '+<,20x >,所以()0h x '<,所以()h x 在(),-∞+∞上单调递减,由10>可得2(1)(0)f f >,故A 错; 由21>可得22(2)2(1)f f <,即2(2)(1)f f <,故B 错; 由01>-可得012(0)2(1)f f -<-,即2(0)(1)f f <-,故C 错; 因为2log 31>,所以()()2log 31h h <,得()()23log 321f f <,故D 正确. 故选:D 28.D 【分析】 由题设()()xf x F x e =,由已知得函数()F x 在R 上单调递增,且1ln 1(2022)4F x F ⎛⎫<= ⎪⎝⎭,根据函数的单调性建立不等式可得选项. 【详解】 由题可设()()ex f x F x =,因为()()0f x f x '->, 则2()e ()e ()()()0e e x x x xf x f x f x f x F x ''--'==>, 所以函数()F x 在R 上单调递增,又2022(2022)(2022)1e f F ==,不等式1ln 4f x ⎛⎫< ⎪⎝⎭1ln 41ln 41e x f x ⎛⎫ ⎪⎝⎭<, ∴1ln 1(2022)4F x F ⎛⎫<= ⎪⎝⎭,所以1ln 20224x <,解得80880e x <<,所以不等式1ln 4f x ⎛⎫< ⎪⎝⎭()80880,e .故选:D. 29.C 【分析】设()()g x xf x =,由奇偶性定义知()g x 为偶函数,结合导数和偶函数性质可确定()g x 在()0,∞+上单调递减,由指数和对数函数单调性可确定0.32log 42log 20π>>>,结合偶函数性质和单调性可得()()0.321log 22log4g g g π⎛⎫>> ⎪⎝⎭,由此可得大小关系. 【详解】设()()g x xf x =,则()()()()g x xf x xf x g x -=--==,()g x ∴为定义在R 上的偶函数; 当(),0x ∈-∞时,()()()0g x f x xf x ''=+>,()g x ∴在(),0-∞上单调递增, 由偶函数性质可知:()g x 在()0,∞+上单调递减,0.32log 4221log 20π=>>>>,()()()0.32log 22log 4g g g π∴>>,又()()2221log 4log 4log 4g g g ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭,()()0.321log 22log4g g g π⎛⎫∴>> ⎪⎝⎭, 即b a c >>. 故选:C. 30.A 【分析】构造函数2()()g x x f x =,然后结合已知可判断()g x 的单调性及奇偶性,从而可求. 【详解】解:设2()()g x x f x =,由()f x 为奇函数,可得22()()()()()g x x f x x f x g x -=--=-=-, 故()g x 为R 上的奇函数,当0x >时,202()()f x xf x x '>>+,()[2()()]0g x x f x xf x ''∴=+>,()g x 单调递增,根据奇函数的对称性可知,()g x 在R 上单调递增, 则不等式2(2021)(2021)4(2)0x f x f +++-<可转化为()2(2021)(2021)4(2)42x f x f f ++<--=,即()()20212g x g +<,20212x ∴+<即2019x <-,即(),2019x ∈-∞-.故选:A 31.AB 【分析】首先根据已知条件构造函数()()f xg x x=,利用其导数得到()g x 的单调性,然后结合()f x 奇函数,将不等式()0f x >转化为()·0x g x >求解. 【详解】解:设()()f xg x x=, 则()()()2''xf x f x g x x -=,当0x >时总有()()'xf x f x <成立, 即当0x >时, ()'g x <0恒成立,∴当0x >时,函数()()f xg x x =为减函数, 又()()()()f x f x g x g x xx---===--,∴函数()g x 为定义域上的偶函数,又()()1101f g --==-,所以不等式()0f x >等价于()·0x g x >, 即()00x g x >⎧⎨>⎩或()0x g x <⎧⎨<⎩, 即01x <<或1x <-,所以()0f x > 成立的x 的取值范围是()(),10,1-∞-⋃. 故选:AB . 32.CD 【分析】构造函数1()()ln 1g x f x x x=+-,由导数确定其单调性,再由单调性解不等式,确定正确选项. 【详解】令1()()ln 1g x f x x x=+-,所以()2()1()ln f x g x f x x x x''=++, 因为()ln ()0xf x x f x x'+>,210x >,所以()0g x '>,所以()g x 在(0,)+∞上单调递增,又(1)0g =,可得()0>g x 的解集为(1,)+∞. 故选:CD. 33.BD 【分析】首先根据条件构造函数()()32f x g x x x=+,0x >,根据()()()()()()322232320f x x x f x x x g x xx+-'+'+=<得到()g x 在()0,∞+上单调递减,从而得到()()()11232g g g g ⎛⎫>>> ⎪⎝⎭,再化简即可得到答案. 【详解】由()()()()232x x f x x f x +'+<及0x >,得()()()()32232x x f x x x f x +'+<.设函数()()32f xg x x x =+,0x >, 则()()()()()()322232320f x x x f x x x g x xx+-'+'+=<, 所以()g x 在()0,∞+上单调递减,从而()()()11232g g g g ⎛⎫>>> ⎪⎝⎭,即()()()112323212368f f f f ⎛⎫ ⎪⎝⎭>>>,所以()()3181f f <,()()261f f <,()131162f f ⎛⎫< ⎪⎝⎭,()()332f f <.故选:BD 34.AD 【分析】。
导数和数列不等式的综合问题解决技巧之构造函数法1.已知曲线.从点向曲线引斜率为22:20(1,2,)n C x nx y n -+== (1,0)P -n C 的切线,切点为.(0)n n k k >n l (,)n n n P x y (1)求数列的通项公式; {}{}n n x y 与(2)证明:.13521n n nxx x x x y -⋅⋅⋅<<A A A A 【解析】曲线是圆心为,半径为的圆, 222:()n C x n y n -+=(,0)n n 切线 :(1)n n l y k x =+ (Ⅰ,解得,又,n =2221n n k n =+2220n n n x nx y -+= 联立可解得, (1)n n ny k x =+,1n n n x y n ==+(Ⅱ=n n x y = 先证:, 13521n x x x x -⋅⋅⋅⋅< 证法一:利用数学归纳法 当时,,命题成立, 1n =112x =<假设时,命题成立,即 n k =13521kx x x x -⋅⋅⋅⋅< 则当时,1n k =+135212121k kk x x xx x x -++⋅⋅⋅⋅<=∵, 2222416161483k kk k ++=>++.<=∴当时,命题成立,故成立. 1n k =+13521n x x x x -⋅⋅⋅⋅<==,121214)12(4)12(2122222+-=--<-=-nnnnnnnnnnn xxnnnnnxxxx+-=+=+-⨯⨯⨯<-⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅-1112112125331212432112531<不妨设,令,t=()f t t t=则在上恒成立,故在上单调递减,()10f tt'=<t∈()f t t t=t∈从而()(0)0f t t t f=-<=<综上,成立.13521nnnxx x x xy-⋅⋅⋅⋅<<2.设函数表示的导函数.2()2(1)ln(),()kf x x x k N f x*'=--∈()f x(I)求函数的单调递增区间;()y f x=(Ⅱ)当k为偶数时,数列{}满足,求数列{}的通项公式;na2111,()3n n na a f a a+'==-2na (Ⅲ)当k为奇数时,设,数列的前项和为,证明不等式()12nb f n n'=-{}n b n n S对一切正整数均成立,并比较与的大小.()111n bnb e++>n20091S-2009ln解:(Ⅰ)函数的定义域为(0,+∞),又,212[(1)]()22(1)kkxy f x xx x--''==--=当k为奇数时,,122(1)()xf xx+'=即的单调递增区间为.(0,),()0(0,)x f x'∈+∞∴>+∞在恒成立.()f x'(0,)+∞当k为偶函数时,222(1)2(1)(1)()x x xf xx x-+-'==(0,),0,10,x x x∈+∞>+>又由,得,即的单调递增区间为,()0f x'>10,1x x->∴>()f x(1,)+∞综上所述:当k 为奇数时,的单调递增区间为, ()f x (0,)+∞当k 为偶数时,的单调递增区间为()f x (1,).+∞(Ⅱ)当k 为偶数时,由(Ⅰ)知, 所以22(1)()x f x x-'=22(1)().n n n a f a a -'=根据题设条件有 2222221112(1)3,21,12(1),n n n n n n a a a a a a +++-=- ∴=+ +=+∴{}是以2为公比的等比数列, 21n a +∴ 221211(1)22,2 1.n n n n n a a a -+=+⋅= ∴=-(Ⅲ)由(Ⅰ)知,当k 为奇数时,12(),f x x'=+ 11111(),1.223n n b f n n S n n'∴=-= =+++⋅⋅⋅+由已知要证两边取对数,即证111,n e n +⎛⎫+> ⎪⎝⎭11ln 1,1n n ⎛⎫+> ⎪+⎝⎭事实上:设则 11,t n+=1(1),1n t t =>-因此得不等式 …………………………………………① 1ln 1(1)t t t>->构造函数下面证明在上恒大于0.1()ln 1(1),g t t t t=+->()g t (1,)+∞∴在上单调递增,即211()0,g t t t '=->()g t (1,)+∞()(1)0,g t g >=1ln 1,t t>-∴ ∴即成立.11ln 1,1n n ⎛⎫+> ⎪+⎝⎭111,n e n +⎛⎫+> ⎪⎝⎭()111n b n b e ++>由得 11ln,1n n n +>+111231ln ln ln ln(1),23112n n n n +++⋅⋅⋅+<++⋅⋅⋅+=++即当时, 11ln(1),n S n +-<+2008n =20091S -<2009.ln3.已知,函数. 0a >1()ln xf x x ax-=+(Ⅰ)试问在定义域上能否是单调函数?请说明理由;(Ⅱ)若()f x 在区间 [)1,+∞上是单调递增函数,试求实数a 的取值范围;(Ⅲ)当 1a =时,设数列 1n ⎧⎫⎨⎬⎩⎭的前n 项和为,求证:n S 111()(2)n n nS f n S n N n n---<-<∈*≥且解:(Ⅰ)的定义域为,,由得. ()f x ()0,+∞21()ax f x ax -'=()0f x '=1x a=当时,,递减; 1(,x a a∈()0f x '<()f x 当时,,递增. 1(,)x a∈+∞()0f x '>()f x所以不是定义域上的单调函数.()y f x =(Ⅱ)若在是单调递增函数,则恒成立,即恒成立. ()f x x ∈[1,)+∞()0f x '≥1a x≥即.1max,[1,)a x x ⎧⎫≥ ∈+∞⎨⎬⎩⎭11x∴≤1a ∴≥ (Ⅲ)当时,由(Ⅱ)知,在上为增函数, 1a =1()ln xf x x x-=+[1,)+∞ 111()ln ln ,n n nf n n n n n n----=+-= 又当时,, ,即.1x >()(1)f x f >1ln 0x x x -∴+>1ln 1x x>- 令则,当时,()1ln ,g x x x =--1()1g x x'=-(1,)x ∈+∞()0.g x '>从而函数在上是递增函数, ()g x [1,)+∞所以有即得()(1)0,g x g >=1ln .x x -> 综上有: 11ln 1,(1).x x x x-<<->111ln .1x x x x+∴<<+ 令时,不等式也成立,1,2,...,1,(2)x n n N n *=-∈≥且111ln .1x x x x+∴<<+ 于是代入,将所得各不等式相加,得1112311...ln ln ...ln 1....2312121n n n n +++<+++<+++--即 11111...ln 1. (2321)n n n +++<<+++-即 111()(2).n n nS f n S n N n n*---<-<∈≥且4.设函数.(是自然对数的底数)()(1),()x f x e x g x e =-=e (Ⅰ)判断函数零点的个数,并说明理由; ()()()H x f x g x =-(Ⅱ)设数列满足:,且 {}n a 1(0,1)a ∈1()(),,n n f a g a n N *+=∈①求证:;②比较与的大小.01n a <<n a 1(1)n e a +-解:(Ⅰ), 令 ()(1)x H x e e '=--0()0,ln(1)H x x e '= =- 当时,在上是增函数 0(,)x x -∞()0,H x '> ()H x 0(,)x x -∞ 当时,在上是减函数 0(,)x x +∞()0,H x '< ()H x 0(,)x x +∞ 从而max 0()(0)(1)1(1)ln(1)2x H x H e x e e e e ==-+-=---+注意到函数在上是增函数, ()ln 1k t t t t =-+[)1,+∞ 从而 从而 ()(1)0,11k t k e ≥=->又0()0H x > 综上可知:有两个零点.()H x (Ⅱ)因为即, 所以 1()(),n n f a g a +=1(1)1na n e a e +-+=11(1)1n a n a e e +=-- ①下面用数学归纳法证明. 当时,,不等式成立. (0,1)n a ∈1n =1(0,1)a ∈ 假设时, 那么 n k =(0,1)k a ∈11(1)1k a k a e e +=--1011kka a e e e e << ∴<-<- 即 10(1)11k a e e ∴<-<-1(0,1)k a +∈ 这表明时,不等式成立. 所以对, 1n k =+n N *∈(0,1)n a ∈②因为,考虑函数1(1)1na n n n e a a e a +--=--()1(01)x p x e x x =-- << ,从而在上是增函数()10x p x e '=->()p x (0,1)()(0)0p x p >=所以,即1(1)0n n e a a +-->1(1)n n e a a +->5.数列的各项均为正数,为其前项和,对于任意,总有成等差数列. {}n a n S n n N *∈2,,n n n a S a (1)求数列的通项公式;{}n a(2)设数列的前项和为,且,求证:对任意实数是常数,{}n b n n T 2ln n n nxb a =(1,](x e e ∈e=2.71828…)和任意正整数,总有;n 2n T <(3)在正数数列中,.求数列中的最大项. {}n c 11(),()n n n a c n N +*+=∈{}n c 解:由已知:对于,总有成立 (1)n N *∈22n n n S a a =+ (2)21112(2)n n n S a a n ---∴=+≥(1)—(2)得22112n n n n n a a a a a --∴=+-- 111()()n n n n n n a a a a a a ---∴+=+-均为正数,1,n n a a - 11(2)n n a a n -∴-=≥ 数列是公差为1的等差数列∴{}n a 又时,,解得,1n =21112S a a =+11a =()n a n n N *∴=∈(2)证明:对任意实数和任意正整数,总有(]1,x e ∈n 22ln 1n n n x b a n=≤222111111...1...121223(1)n T n n n∴≤+++<++++⋅⋅-⋅1111111(1() (22223)1n n n ⎛⎫=+-+-++-=-<⎪-⎝⎭(3)解:由已知22112a c c ==⇒= ,33223a c c ==⇒=44334a c c ==⇒==易得55445a c c ==⇒=12234,......c c c c c <>>> 猜想时,是递减数列2n ≥{}n c令,则 ln ()x f x x=221ln 1ln ()x xx x f x x x ⋅--'==当时,,则,即 ∴3x ≥ln 1x >1ln 0x -<()0f x '< 在内为单调递减函数, ∴()f x [)3,+∞由知 11n n n a c ++=ln(1)ln 1n n c n +=+ 时,是递减数列,即是递减数列 2n ∴≥{}ln n c {}n c又,数列中的最大项为12c c <∴{}n c 2c =6.已知23()ln 2,().8f x x xg x x =++=(1)求函数的极值点;()()2()F x f x g x =-⋅(2)若函数在上有零点,求的最小值;()()2()F x f x g x =-⋅),()te t Z ⎡+∞∈⎣t (3)证明:当时,有成立;0x >[]1()1()g x g x e +<(4)若,试问数列中是否存在?若存在,求出所有相1(1)()()g n n b g n n N *+=∈{}n b ()n m b b m n =≠等的两项;若不存在,请说明理由.(为自然对数的底数).e 解:(1)由题意,的定义域为23()ln 228F x x x x =++-(0,)+∞,函数的单调递增区间为和, (32)(2)()4x x F x x --'=∴()F x 20,3⎛⎤⎥⎝⎦[)2,+∞的单调递减区间为,()F x 2,23⎡⎤⎢⎥⎣⎦所以为的极大值点,为的极小值点,23x =()F x 2x =()F x (2)在上的最小值为 ()F x 2,3x ⎡⎫∈+∞⎪⎢⎣⎭(2)F且,在上没有零点, 23ln 41(2)242ln 2082F -=⨯-++=>()F x ∴2,3⎡⎫+∞⎪⎢⎣⎭函数在上有零点,并考虑到在单调递增且在单调递减,故只∴()F x ),te ⎡+∞⎣()F x 20,3⎛⎤ ⎥⎝⎦2,23⎡⎤⎢⎥⎣⎦须且即可,23t e <()0F t ≤易验证 121222313()120,()20,88F e e e F e e e -----⎛⎫=⋅+->=⋅-< ⎪⎝⎭当时均有所以函数在上有零点, 2,t t Z ≤∈()0,t F e <()F x )1,()t e e t Z -⎡∈⎣即函数在上有零点, 的最大值为()F x ),()te t Z ⎡+∞∈⎣t ∴2-(3)证明:当时,不等式0x >[]1()1()g x g x e +<即为: 11(1)ln(1)1ln(1)xx e x x x x+<⇔+<⇔+<构造函数则 ()ln(1)(0),h x x x x =+->1()10,11x h x x x-'=-=<++所以函数在上是减函数,因而时, ()h x (0,)+∞0x >()(0)0,h x h <=即:时,成立,所以当时,成立;0x >ln(1)x x +<0x >[]1()1()g x g x e +<(4)因为 1(1)(2)111(1)(2)2222(1)11(1)3(1),(1n n n n n n n n n n n b n n e n n b n b n n n n n++++++++++++===⋅+<<令,得, 23(1)1n n+<2330n n -->因此,当时,有4n ≥(1)(2)1(1)(2)1,n n n n n nb b +++++<所以当时,,即 4n ≥1n n b b +>456...b b b >>>又通过比较的大小知:, 1234b b b b 、、、1234b b b b <<<因为且时所以若数列中存在相等的两项,只能是与后面的项11,b =1n ≠111,n n b n +=≠{}n b 23b b 、可能相等,又,所以数列中存在唯一相等的两项, 11113964283528,35b b b b ====>={}n b 即.28b b =7.在数列中, {}n a 12a =11,22().n n n a a n N ++=+∈ (I )求证:数列为等差数列; }2{nn a(II )若m 为正整数,当时,求证:. 2n m ≤≤1231(1)()n m n n m m n a m⋅--+≤解:(I )由变形得:1122+++=n n n a a 122,1221111=-+=++++n nn n n n n n a a a a 即故数列是以为首项,1为公差的等差数列 }2{nn a121=a (II )(法一)由(I )得n n n a 2⋅= m m n m m m a n n m m nm n n 1)23)(1(1)3)(1(221-≤+--≤⋅+-即令mn m nn m n f n m n f 123()()1(,23()1()(+⋅-=+⋅+-=则当mn m n m n f n f n m 1)32(1)1()(,2⋅-+-=+≥>时m m m n m 11)32()211(32()11(⋅-+≥⋅-+=又 23221211211(1>>-+>+-⋅+=-+m m m C m m m m m 123(211>-+∴则为递减数列. )(,1)1()(n f n f n f 则>+当m=n 时,递减数列.)1()(+>n f n f )(,2n f n m 时当≥≥∴ mm m m f x f m m 1)1(49(),1()49()2()(11max-≤--==∴2故只需证要证:时,2,)11()1(491)23)(1(2≥+=+≤-≤+-m mm m m m n m m m m n 而即证49221212212122122)1(121111(22010=⨯-+≥-+=-+=-⋅+=⋅+⋅+≥+m m m m m mm C m C C m m m m m 故原不等式成立.(法二)由(I )得n n n a 2⋅= mm n m m m a n n m m nm n n 1)23)(1(1)3)(1(221-≤+--≤⋅+-即令)123ln 1()23()('),2()23)(1()(-⋅+-=≤≤+-=m x m x f m x x m x f m xm x则上单调递减. ],2[)(0)(',11,2m x f x f mx m m x 在即<∴<+-∴≤≤ ∴ mm m m f x f m m 1)1()49(),1()49()2()(11max-≤--==∴2故只需证也即证,时而2,)11(149≥+≤m mm49221212212122122)1(121111(22210=⨯-+≥-+=-+=-⋅+=⋅+⋅+≥+m m m m m mm C m C C m m m m m 故原不等式成立.。
导数构造函数导数构造函数常用的导数构造函数模型如下:1) 条件:f′(x)>a(a≠0)。
构造函数:h(x)=f(x)-ax。
2) 条件:f′(x)±g′(x)>0.构造函数:h(x)=f(x)±g(x)。
3) 条件:f′(x)+f(x)>0.构造函数:h(x)=exf(x)。
4) 条件:f′(x)-f(x)>0.构造函数:h(x)=fx/ex。
5) 条件:xf′(x)+f(x)>0.构造函数:h(x)=xf(x)/fx。
6) 条件:xf′(x)-f(x)>0.构造函数:h(x)=x/fx。
例1:已知f(x)的导函数为f′(x)=ex(2x+3)+f(x),且f(x)/x<5e。
求不等式的解集。
解:由f′(x)-f(x)=2x+3ex>0,可得G(x)=f(x)/ex单调递增。
设G(x)=x+3/(x+c),则G(0)=f(0)=1,解得c=1.所以f(x)=x2+3x+1.代入不等式得e<5,解得-4<x<1.所以不等式的解集为(-4,1)。
例2:已知函数f(x)满足f(x)=f(-x),且当x∈(-∞,0]时,f(x)+xf′(x)<1/(8log2)(2f(2ln2)),若f(log2)=1/(8log2)(2f(2)),则a,b,c的大小关系是()。
解:令h(x)=xf(x),则h(x)为奇函数。
当x∈(-∞,0]时,h′(x)=f(x)+xf′(x)<0,所以h(x)在(-∞,0]上为减函数,又由函数h(x)为奇函数,则h(x)在(-∞,+∞)上为减函数。
所以a=(2/0.6)·f(2/0.6)=h(2/0.6),b=ln2·f(ln2)=h(ln2),c=(1/log2(8))·f(log2(8))=h(8)=h(-3)·f(-3)·log2(111)<h(log2(2))·f(log2(2))·log2(28),所以c<a<b。