2018届高三构造函数利用导数解不等式(原卷版)
2018-2016三年高考真题理科数学分类汇编: 导数与不等式、函数零点相结合(解析附后)

三年真题专题08 导数与不等式、函数零点相结合(解析附后)考纲解读明方向2018年高考全景展示1.【2018(1时,(22.【2018年理数全国卷II(1(23.【2018年江苏卷】某农场有一块农田,如图所示,它的边界由圆O P 为此圆弧的中点)和线段MN 构成.已知圆O 的半径为40米,点P 到MN 的距离为50米.现规划在此农田上修建两个温室大棚,大棚Ⅰ内的地块形状为矩形ABCD OC 与MN(1(2)若大棚Ⅰ内种植甲种蔬菜,大棚Ⅱ内种植乙种蔬菜,且甲、乙两种蔬菜的单位面积年产值之比2017年高考全景展示1.【2017课标3,理11】已知函数211()2()x x f x x x a e e --+=-++有唯一零点,则a =A .12-B .13C .12D .12.【2017课标1,理21】已知函数2()(2)x x f x ae a e x =+--. (1)讨论()f x 的单调性;(2)若()f x 有两个零点,求a 的取值范围.3.【2017课标II ,理】已知函数()2ln f x ax ax x x =--,且()0f x ≥。
(1)求a ;(2)证明:()f x 存在唯一的极大值点0x ,且()2202e f x --<<。
4.【2017天津,理20】设a ∈Z ,已知定义在R 上的函数432()2336f x x x x x a =+--+在区间(1,2)内有一个零点0x ,()g x 为()f x 的导函数.(Ⅰ)求()g x 的单调区间; (Ⅱ)设00[1,)(,2]m x x ∈,函数0()()()()h x g x m x f m =--,求证:0()()0h m h x <;(Ⅲ)求证:存在大于0的常数A ,使得对于任意的正整数,p q ,且00[1,)(,2],px x q∈ 满足041||p x q Aq -≥.2016年高考全景展示1.【2016高考新课标1卷】已知函数()()()221x f x x e a x =-+-有两个零点.(I)求a 的取值范围;(II)设x 1,x 2是()f x 的两个零点,证明:122x x +<.2. 【2016高考山东理数】(本小题满分13分) 已知()221()ln ,R x f x a x x a x-=-+∈. (I )讨论()f x 的单调性;(II )当1a =时,证明()3()'2f x f x +>对于任意的[]1,2x ∈成立.3.【2016高考江苏卷】已知函数()(0,0,1,1)xxf x a b a b a b =+>>≠≠.设12,2a b ==. (1)求方程()2f x =的根;(2)若对任意x R ∈,不等式(2)f()6f x m x ≥-恒成立,求实数m 的最大值;(3)若01,1a b <<>,函数()()2g x f x =-有且只有1个零点,求ab 的值。
2018年高考数学二轮复习专题二函数与导数2.3.2利用导数解不等式及参数范围课件

利用导数解与不等式恒成立有关的问题
【思考】 求解不等式的恒成立问题和有解问题、无解问题的基本
方法有哪些?
例 2 已知函数 f(x)=ax+bx(a>0,b>0,a≠1,b≠1).
(1)设 a=2,b= .
1 2
①求方程 f(x)=2 的根; ②若对于任意 x∈R,不等式 f(2x)≥mf(x)-6 恒成立,求实数 m 的
②由条件知 f(2x)=22x+2-2x=(2x+2-x)2-2=(f(x))2-2.
因为 f(2x)≥mf(x)-6 对于 x∈R 恒成立,且 f(x)>0, 所以
(������(������)) +4 m≤ 对于 ������(������)
2
x∈R 恒成立.
4 (������(0))2 +4 ������(������)· =4,且 =4, ������(������) ������(0)
-4-
(1)解 由题意可知点 A(0,1). 由 f(x)=ex-ax,得 f'(x)=ex-a. 所以 f'(0)=1-a=-1,得 a=2. 所以 f(x)=ex-2x,f'(x)=ex-2. 令 f'(x)=0,得 x=ln 2, 当 x<ln 2 时,f'(x)<0,f(x)单调递减; 当 x>ln 2 时,f'(x)>0,f(x)单调递增. 所以当 x=ln 2 时,f(x)取得极小值,极小值为 f(ln 2)=2-2ln 2=2-ln 4.f(x) 无极大值. (2)证明 令 g(x)=ex-x2,则 g'(x)=ex-2x. 由(1)得 g'(x)=f(x)≥f(ln 2)=2-ln 4>0, 则 g(x)在 R 上单调递增. 因为 g(0)=1>0,所以当 x>0 时,g(x)>g(0)>0,即 x2<ex.
第二节构造函数求极值最值解函数不等式问题(原卷版)

第二节 构造函数法求极值、最值及求解函数不等式考点梳理1、多元归一构造法:(1)对于形如()()f m g n =的问题,令()()t f m g n ==,确定n m -关于t 的函数关系式,构造函数并利用导数求解;(2)对于形如()b f a 的函数,令=b t a,构造函数(t)f 求解. 2、“同构法”构造新函数:对于等式左右两边结构特征相同的问题可利用“同构法”构造新函数求解(主要是“指数”“对数”同构型函数问题),其常见形式有:(1)积型:e ln a a b b ≤的三种构造形式:①()ln e ln e a b a b ≤型,构建函数()e x f x x =; ①e ln e ln a a b b ≤型,构建函数()ln f x x x =;①()ln ln ln ln a a b b +≤+型,构建函数()ln f x x x =+.(2)商型:e ln a b a b≤的三种构造形式为: ①ln e e ln a ba b ≤型,构建函数()e x f x x=; ①e lne ln a a b b≤型,构建函数()ln x f x x =; ①()ln ln ln ln a a b b -≤-型,构建函数()ln f x x x =-.(3)已知()f x 和()f x '的关系式,适当构造新函数求解函数不等式或比较大小问题,常见类型有: ①()()'xfx f x +型,构造函数()()x xf x g = ①()()'xfx f x -型,构造函数()()x x f x g =()0≠x ①()()'xfx nf x +型,构造函数())(x f x x g n = ①()()'xfx nf x -型,构造函数()n x x f x g )(= ①()()'fx f x -型,构造函数()x e )(x f x g = ①()()'fx f x +型,构造函数())(x f e x g x = ①()()'f x kf x +型,构造函数())(x f e x g kx =⑧()()cos sin f x x f x x '+型,构造函数()()cos f x g x x =.重难点题型突破一、多元归一构造法例1、(2023·广东湛江·统考二模)对于两个函数()1e t h t -=,12t ⎛⎫> ⎪⎝⎭与()()ln 212g t t =-+,12t ⎛⎫> ⎪⎝⎭若这两个函数值相等时对应的自变量分别为1t ,2t ,则21t t -的最小值为( )A .1-B .ln2-C .1ln3-D .12ln2-二、“同构法”构造新函数例2、(2022·四川遂宁市·高三模拟)若()()e 1ln 0,0x a x ax a x ≥-+>>,则a 的最大值为()A .e4 B .e2 C .e D .2e点睛:对于等式左右两边结构特征相同的问题可利用“同构法”构造新函数求解:(1)x 化为ln e x 是“指”“对”同构型函数的常用变形技巧,注意掌握;(2)构造函数、参变分离,转化为恒成立问题求解.三、已知()f x 和()f x '的关系式,适当构造新函数问题求解函数不等式或比较大小问题 例3、(2023·山东淄博二模)已知定义在R 上的函数()f x 的导函数为()f x ',若()e x f x '<,且()22e 2f =+,则不等式()ln 2f x x >+的解集是( )A .()0,2B .()20,eC .()2e ,+∞D .()2,+∞例4、(2023·山东菏泽二模)已知函数()f x 是定义在R 上的可导函数, 其导函数记为()f x ',若对于任意实数x ,有()()f x f x '>,且()01f =,则不等式()e x f x <的解集为( )A .(),0∞-B .()0,∞+C .()4e -∞,D .()4e +∞,。
专题06 构造函数法解决导数不等式问题(一)(原卷版)

专题06 构造函数法解决导数不等式问题(一)以抽象函数为背景、题设条件或所求结论中具有“f (x )±g (x ),f (x )g (x ),f (x )g (x )”等特征式、旨在考查导数运算法则的逆向、变形应用能力的客观题,是近几年高考试卷中的一位“常客”,常以压轴题小题的形式出现,解答这类问题的有效策略是将前述式子的外形结构特征与导数运算法则结合起来,合理构造出相关的可导函数,然后利用该函数的性质解决问题.导数是函数单调性的延伸,如果把题目中直接给出的增减性换成一个f ′(x ),则单调性就变的相当隐晦了,另外在导数中的抽象函数不等式问题中,我们要研究的往往不是f (x )本身的单调性,而是包含f (x )的一个新函数的单调性,因此构造函数变的相当重要,另外题目中若给出的是f ′(x )的形式,则我们要构造的则是一个包含f (x )的新函数,因为只有这个新函数求导之后才会出现f ′(x ),因此解决导数抽象函数不等式的重中之重是构造函数.构造函数是数学的一种重要思想方法,它体现了数学的发现、类比、化归、猜想、实验和归纳等思想.分析近些年的高考,发现构造函数的思想越来越重要,而且很多都用在压轴题(无论是主观题还是客观题)的解答上.构造函数的主要步骤:(1)分析:分析已知条件,联想函数模型;(2)构造:构造辅助函数,转化问题本质;(3)回归:解析所构函数,回归所求问题.考点一 构造F (x )=x n f (x )(n ∈Z ,且n ≠0)类型的辅助函数【方法总结】(1)若F (x )=x n f (x ),则F ′(x )=nx n -1f (x )+x n f ′(x )=x n -1[nf (x )+xf ′(x )];(2)若F (x )=f (x )x n ,则F ′(x )=f ′(x )x n -nx n -1f (x )x 2n =xf ′(x )-nf (x )x n +1. 由此得到结论:(1)出现nf (x )+xf ′(x )形式,构造函数F (x )=x n f (x );(2)出现xf ′(x )-nf (x )形式,构造函数F (x )=f (x )xn . 【例题选讲】[例1](1)已知f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )为f (x )的导函数,且满足f (x )<-xf ′(x ),则不等式f (x +1)>(x -1)f (x 2-1)的解集是( )A .(0,1)B .(1,+∞)C .(1,2)D .(2,+∞)(2)已知函数f (x )是定义在区间(0,+∞)上的可导函数,其导函数为f ′(x ),且满足xf ′(x )+2f (x )>0,则不等式(x +2 021)f (x +2 021)5<5f (5)x +2 021的解集为( ) A .{x |x >-2 016} B .{x |x <-2 016} C .{x |-2 016<x <0} D .{x |-2 021<x <-2 016}(3)(2015·全国Ⅱ)设函数f ′(x )是奇函数f (x )(x ∈R )的导函数,f (-1)=0,当x >0时,xf ′(x )-f (x )<0,则使得f (x )>0成立的x 的取值范围是( )A .(-∞,-1)∪(0,1)B .(-1,0)∪(1,+∞)C .(-∞,-1)∪(-1,0)D .(0,1)∪(1,+∞)(4)设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的解集为________.(5)已知f (x )是定义在区间(0,+∞)内的函数,其导函数为f ′(x ),且不等式xf ′(x )<2f (x )恒成立,则( )A .4f (1)<f (2)B .4f (1)>f (2)C .f (1)<4f (2)D .f (1)>4f ′(2)(6)已知定义域为R 的奇函数y =f (x )的导函数为y =f ′(x ),当x >0时,xf ′(x )-f (x )<0,若a =f (e )e ,b =f (ln 2)ln 2,c =f (-3)-3,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【对点训练】1.设函数f (x )是定义在(-∞,0)上的可导函数,其导函数为f ′(x ),且2f (x )+xf ′(x )>x 2,则不等式(x +2 021)2f (x+2 021)-4f (-2)>0的解集为( )A .(-∞,-2 021)B .(-∞,-2 023)C .(-2 023,0)D .(-2 021,0)2.设f ′(x )是奇函数f (x )(x ∈R )的导函数,f (-2)=0,当x >0时,xf ′(x )-f (x )>0,则使得f (x )>0成立的x的取值范围是________.3.已知偶函数f (x )(x ≠0)的导函数为f ′(x ),且满足f (-1)=0,当x >0时,2f (x )>xf ′(x ),则使得f (x )>0成立的x 的取值范围是________.4.设f (x )是定义在R 上的偶函数,且f (1)=0,当x <0时,有xf ′(x )-f (x )>0恒成立,则不等式f (x )>0的解集为________.5.设f (x )是定义在R 上的奇函数,f (2)=0,当x >0时,有xf ′(x )-f (x )x 2<0恒成立,则不等式x 2f (x )>0的解集 是________________.6.设f (x )是定义在R 上的奇函数,且f (2)=0,当x >0时,xf ′(x )-f (x )x 2<0恒成立,则不等式f (x )x>0的解集 为( )A .(-2,0)∪(2,+∞)B .(-2,0)∪(0,2)C .(-∞,-2)∪(0,2)D .(-∞,-2)∪(2,+∞)7.f (x )是定义在(0,+∞)上的非负可导函数,且满足xf ′(x )-f (x )<0,对任意正数a ,b ,若a <b ,则必有( )A .af (b )<bf (a )B .bf (a )<af (b )C .af (a )<bf (b )D .bf (b )<af (a )8.设函数f (x )的导函数为f ′(x ),对任意x ∈R ,都有xf ′(x )<f (x )成立,则( )A .3f (2)>2f (3)B .3f (2)=2f (3)C .3f (2)<2f (3)D .3f (2)与2f (3)大小不确定9.定义在区间(0,+∞)上的函数y =f (x )使不等式2f (x )<xf ′(x )<3f (x )恒成立,其中y =f ′(x )为y =f (x )的导函数,则( )A .8<f (2)f (1)<16B .4<f (2)f (1)<8C .3<f (2)f (1)<4D .2<f (2)f (1)<3 考点二 构造F (x )=e nx f (x )(n ∈Z ,且n ≠0)类型的辅助函数【方法总结】(1)若F (x )=e nx f (x ),则F ′(x )=n ·e nx f (x )+e nx f ′(x )=e nx [f ′(x )+nf (x )];(2)若F (x )=f (x )e nx ,则F ′(x )=f ′(x )e nx -n e nx f (x )e 2nx =f ′(x )-nf (x )e nx. 由此得到结论:(1)出现f ′(x )+nf (x )形式,构造函数F (x )=e nx f (x );(2)出现f ′(x )-nf (x )形式,构造函数F (x )=f (x )enx . 【例题选讲】[例1](1)若定义在R 上的函数f (x )满足f ′(x )+2f (x )>0,且f (0)=1,则不等式f (x )>1e 2x的解集为 . (2)定义域为R 的可导函数y =f (x )的导函数为f ′(x ),满足f (x )>f ′(x ),且f (0)=1,则不等式f (x )ex <1的解集为________.(3)若定义在R 上的函数f (x )满足f ′(x )-2f (x )>0,f (0)=1,则不等式f (x )>e 2x 的解集为________.(4)设定义域为R 的函数f (x )满足f ′(x )>f (x ),则不等式e x -1f (x )<f (2x -1)的解集为________.(5)定义在R 上的函数f (x )满足:f (x )>1-f ′(x ),f (0)=0,f ′(x )是f (x )的导函数,则不等式e x f (x )>e x -1(其中e 为自然对数的底数)的解集为( )A .(0,+∞)B .(-∞,-1)∪(0,+∞)C .(-∞,0)∪(1,+∞)D .(-1,+∞)(6)定义在R 上的函数f (x )的导函数为f ′(x ),若对任意x ,有f (x )>f ′(x ),且f (x )+2 021为奇函数,则不等式f (x )+2 021e x <0的解集是( )A .(-∞,0)B .(0,+∞)C .⎝⎛⎭⎫-∞,1eD .⎝⎛⎭⎫1e ,+∞ (7)已知定义在R 上的偶函数f (x )(函数f (x )的导函数为f ′(x ))满足f ⎝⎛⎭⎫x -12+f (x +1)=0,e 3f (2 021)=1,若f (x )>f ′(-x ),则关于x 的不等式f (x +2)>1ex 的解集为( ) A .(-∞,3) B .(3,+∞) C .(-∞,0) D .(0,+∞)(8)已知函数f (x )是定义在R 上的可导函数,f ′(x )为其导函数,若对于任意实数x ,有f (x )-f ′(x )>0,则( )A .e f (2 021)>f (2 022)B .e f (2 021)<f (2 022)C .e f (2 021)=f (2 022)D .e f (2 021)与f (2 022)大小不能确定(9)已知f (x )是定义在(-∞,+∞)上的函数,导函数f ′(x )满足f ′(x )<f (x )对于x ∈R 恒成立,则( )A .f (2)>e 2f (0),f (2 021)>e 2 021f (0)B .f (2)<e 2f (0),f (2 021)>e 2 021f (0)C .f (2)>e 2f (0),f (2 021)<e 2 021f (0)D .f (2)<e 2f (0),f (2 021)<e 2 021f (0)(10)已知函数f (x )在R 上可导,其导函数为f ′(x ),若f (x )满足:(x -1)[f ′(x )-f (x )]>0,f (2-x )=f (x )·e 2-2x ,则下列判断一定正确的是( )A .f (1)<f (0)B .f (2)>e 2f (0)C .f (3)>e 3f (0)D .f (4)<e 4f (0)【对点训练】1.已知定义在R 上的可导函数f (x )的导函数为f ′(x ),满足f ′(x )<f (x ),且f (0)=12,则不等式f (x )-12e x <0的 解集为( )A .⎝⎛⎭⎫-∞,12B .(0,+∞)C .⎝⎛⎭⎫12,+∞ D .(-∞,0) 2.已知函数f ′(x )是函数f (x )的导函数,f (1)=1e,对任意实数x ,都有f (x )-f ′(x )>0,则不等式f (x )<e x -2的 解集为( )A .(-∞,e)B .(1,+∞)C .(1,e)D .(e ,+∞)3.已知f ′(x )是定义在R 上的连续函数f (x )的导函数,若f ′(x )-2f (x )<0,且f (-1)=0,则f (x )>0的解集为( )A .(-∞,-1)B .(-1,1)C .(-∞,0)D .(-1,+∞)4.已知定义在R 上的可导函数f (x )的导函数为f ′(x ),满足f ′(x )>f (x ),且f (x +3)为偶函数,f (6)=1,则不等式f (x )>e x 的解集为( )A .(-2,+∞)B .(0,+∞)C .(1,+∞)D .(4,+∞)5.已知函数f (x )的定义域是R ,f (0)=2,对任意的x ∈R ,f (x )+f ′(x )>1,则不等式e x ·f (x )>e x +1的解集是( )A .{x |x >0}B .{x |x <0}C .|x |x <-1,或x >1|D .{x |x <-1,或0<x <1}6.已知函数f (x )的定义域为R ,且f (x )+1<f ′(x ),f (0)=2,则不等式f (x )+1>3e x 的解集为( )A .(1,+∞)B .(-∞,1)C .(0,+∞)D .(-∞,0)7.定义在R 上的可导函数f (x )满足f (x )+f ′(x )<0,则下列各式一定成立的是( )A .e 2f (2021)<f (2019)B .e 2f (2021)>f (2019)C .f (2021)<f (2019)D .f (2021)>f (2019)8.定义在R 上的函数f (x )满足f ′(x )>f (x )恒成立,若x 1<x 2,则1e x f (x 2)与2e xf (x 1)的大小关系为( )A .1e x f (x 2)>2e x f (x 1)B .1e x f (x 2)<2e x f (x 1)C .1e x f (x 2)=2e x f (x 1)D .1e x f (x 2)与2e x f (x 1)的大小关系不确定9.设函数f (x )的导函数为f ′(x ),对任意x ∈R 都有f (x )>f ′(x )成立,则( )A .3f (ln2)<2f (ln3)B .3f (ln2)=2f (ln3)C .3f (ln2)>2f (ln3)D .3f (ln2)与2f (ln3)的大小不确定10.已知函数f (x )是定义在R 上的可导函数,且对于∀x ∈R ,均有f (x )>f ′(x ),则有( )A .e 2022f (-2022)<f (0),f (2022)>e 2022f (0)B .e 2022f (-2022)<f (0),f (2022)<e 2022f (0)C .e 2022f (-2022)>f (0),f (2022)>e 2022f (0)D .e 2022f (-2022)>f (0),f (2022)<e 2022f (0)考点三 构造F (x )=f (x )sin x ,F (x )=f (x )sin x ,F (x )=f (x ) cos x ,F (x )=f (x )cos x类型的辅助函数 【方法总结】(1)若F (x )=f (x )sin x ,则F ′(x )=f ′(x )sin x +f (x )cos x ;(2)若F (x )=f (x )sin x ,则F ′(x )=f ′(x )sin x -f (x )cos x sin 2x; (3)若F (x )=f (x )cos x ,则F ′(x )=f ′(x )cos x -f (x )sin x ;(4)若F (x )=f (x )cos x ,则F ′(x )=f ′(x )cos x +f (x )sin x cos 2x. 由此得到结论:(1)出现f ′(x )sin x +f (x )cos x 形式,构造函数F (x )=f (x )sin x ;(2)出现f ′(x )sin x -f (x )cos x sin 2x 形式,构造函数F (x )=f (x )sin x; (3)出现f ′(x )cos x -f (x )sin x 形式,构造函数F (x )=f (x )cos x ;(4)出现f ′(x )cos x +f (x )sin x cos 2x 形式,构造函数F (x )=f (x )cos x. 【例题选讲】[例1](1)已知函数f (x )是定义在⎝⎛⎭⎫-π2,π2上的奇函数.当x ∈[0,π2)时,f (x )+f ′(x )tan x >0,则不等式cos xf (x +π2)+sin xf (-x )>0的解集为( ) A .⎝⎛⎭⎫π4,π2 B .⎝⎛⎭⎫-π4,π2 C .⎝⎛⎭⎫-π4,0 D .⎝⎛⎭⎫-π2,-π4 (2)对任意的x ∈⎝⎛⎭⎫0,π2,不等式f (x )tan x <f ′(x )恒成立,则下列不等式错误的是( ) A .f ⎝⎛⎭⎫π3>2f ⎝⎛⎭⎫π4 B .f ⎝⎛⎭⎫π3>2f (1)cos 1 C .2f (1)cos1>2f ⎝⎛⎭⎫π4 D .2f ⎝⎛⎭⎫π4<3f ⎝⎛⎭⎫π6 (3)定义在⎝⎛⎭⎫0,π2上的函数f (x ),函数f ′(x )是它的导函数,且恒有f (x )<f ′(x )tan x 成立,则( ) A .3f ⎝⎛⎭⎫π4>2f ⎝⎛⎭⎫π3 B .f (1)<2f ⎝⎛⎭⎫π2sin 1 C .2f ⎝⎛⎭⎫π6>f ⎝⎛⎭⎫π4 D .3f ⎝⎛⎭⎫π6<f ⎝⎛⎭⎫π3 (4)已知函数y =f (x )对于任意的x ∈⎝⎛⎭⎫-π2,π2满足f ′(x )cos x +f (x )sin x >0(其中f ′(x )是函数f (x )的导函数),则下列不等式不成立的是( )A .2 f ⎝⎛⎭⎫π3<f ⎝⎛⎭⎫π4B .2 f ⎝⎛⎭⎫-π3<f ⎝⎛⎭⎫-π4C .f (0)<2 f ⎝⎛⎭⎫π4D .f (0)<2f ⎝⎛⎭⎫π3 (5)已知定义在⎝⎛⎭⎫0,π2上的函数f (x ),f ′(x )是f (x )的导函数,且恒有cos xf ′(x )+sin xf (x )<0成立,则( ) A .f ⎝⎛⎭⎫π6>2f ⎝⎛⎭⎫π4 B .3f ⎝⎛⎭⎫π6>f ⎝⎛⎭⎫π3 C .f ⎝⎛⎭⎫π6>3f ⎝⎛⎭⎫π3 D .2f ⎝⎛⎭⎫π6>3f ⎝⎛⎭⎫π4(6)已知函数y =f (x )对于任意的x ∈⎝⎛⎭⎫0,π2满足f ′(x )·cos x +f (x )sin x =1+ln 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 .2f ⎝⎛⎭⎫π3<f ⎝⎛⎭⎫π4B .2f ⎝⎛⎭⎫π3>f ⎝⎛⎭⎫π4C .2f ⎝⎛⎭⎫π6>3f ⎝⎛⎭⎫π4D .2f ⎝⎛⎭⎫π3>f ⎝⎛⎭⎫π6。
(完整版)构造函数法证明导数不等式的八种方法

构造函数法证明不等式的八种方法1、利用导数研究函数的单调性极值和最值,再由单调性来证明不等式是函数、导数、不等式综合中的一个难点,也是近几年高考的热点.2、解题技巧是构造辅助函数,把不等式的证明转化为利用导数研究函数的单调性或求最值,从而证得不等式,而如何根据不等式的结构特征构造一个可导函数是用导数证明不等式的关键。
以下介绍构造函数法证明不等式的八种方法:一、移项法构造函数【例1】已知函数x x x f -+=)1ln()(,求证:当1->x 时,恒有x x x ≤+≤+-)1ln(111分析:本题是双边不等式,其右边直接从已知函数证明,左边构造函数111)1ln()(-+++=x x x g ,从其导数入手即可证明。
【解】1111)(+-=-+='x xx x f ∴当01<<-x 时,0)(>'x f ,即)(x f 在)0,1(-∈x 上为增函数当0>x时,0)(<'x f ,即)(x f 在),0(+∞∈x 上为减函数故函数()f x 的单调递增区间为)0,1(-,单调递减区间),0(+∞于是函数()f x 在),1(+∞-上的最大值为0)0()(max ==f x f ,因此,当1->x 时,0)0()(=≤f x f ,即0)1ln(≤-+x x ∴x x ≤+)1ln( (右面得证),现证左面,令111)1ln()(-+++=x x x g , 22)1()1(111)(+=+-+='x x x x x g 则当0)(,),0(;0)(,)0,1(>'+∞∈<'-∈x g x x g x 时当时 , 即)(x g 在)0,1(-∈x 上为减函数,在),0(+∞∈x 上为增函数, 故函数)(x g 在),1(+∞-上的最小值为0)0()(min ==g x g ,∴当1->x 时,0)0()(=≥g x g ,即0111)1ln(≥-+++x x ∴111)1ln(+-≥+x x ,综上可知,当x x x x ≤+≤-+->)1ln(111,1有时【警示启迪】如果()f a 是函数()f x 在区间上的最大(小)值,则有()f x ≤()f a (或()f x ≥()f a ),那么要证不等式,只要求函数的最大值不超过0就可得证.2、作差法构造函数证明【例2】已知函数.ln 21)(2x x x f +=求证:在区间),1(∞+上,函数)(x f 的图象在函数332)(x x g =的图象的下方;分析:函数)(x f 的图象在函数)(x g 的图象的下方)()(x g x f <⇔不等式问题,即3232ln 21x x x <+,只需证明在区间),1(∞+上,恒有3232ln 21x x x <+成立,设)()()(x f x g x F -=,),1(+∞∈x ,考虑到061)1(>=F 要证不等式转化变为:当1>x 时,)1()(F x F >,这只要证明: )(x g 在区间),1(+∞是增函数即可. 【解】设)()()(x f x g x F -=,即x x x x F ln 2132)(23--=,则x x x x F 12)(2--='=xx x x )12)(1(2++-当1>x 时,)(x F '=xx x x )12)(1(2++-从而)(x F 在),1(∞+上为增函数,∴061)1()(>=>F x F∴当1>x 时 0)()(>-x f x g ,即)()(x g x f <,故在区间),1(∞+上,函数)(x f 的图象在函数332)(x x g =的图象的下方。
导数中的构造函数(原卷版)高考数学选填压轴题 第20讲

第20讲导数中的构造函数近几年高考数学压轴题,多以导数为工具来证明不等式或求参数的范围,这类试题具有结构独特、技巧性高、综合性强等特点,而构造函数是解导数问题的最基本方法,一下问题为例,对在处理导数问题时构造函数的方法进行归类和总结.【方法综述】以抽象函数为背景、题设条件或所求结论中具有“()()f x g x ±、()()f x g x 、()()f xg x ”等特征式、解答这类问题的有效策略是将前述式子的外形结构特征与导数运算法则结合起来,合理构造出相关的可导函数,然后利用该函数的性质解决问题.方法总结:和与积联系:()()f x xf x '+,构造()xf x ;22()()xf x x f x '+,构造2()x f x ;3()()f x xf x '+,构造3()x f x ;…………………()()nf x xf x '+,构造()n x f x ;()()f x f x '+,构造e ()x f x .等等.减法与商联系:如()()0xf x f x ->',构造()()f x F x x=;()2()0xf x f x ->',构造2()()f x F x x =;…………………()()0xf x nf x ->',构造()()nf x F x x =.()()f x f x '-,构造()()e x f x F x =,()2()f x f x '-,构造2()()e xf x F x =,………………()()f x nf x '-,构造()()e nxf x F x =,奇偶性结论:奇乘除奇为偶;奇乘偶为奇。
(可通过定义得到)构造函数有时候不唯一,合理构造函数是关键。
给出导函数,构造原函数,本质上离不开积分知识。
【解答策略】类型一、巧设“()()y f x g x =±”型可导函数【例1】已知不相等的两个正实数x ,y 满足()2244log log x y y x -=-,则下列不等式中不可能成立的是()A .1x y <<B .1y x <<C .1x y <<D .1y x<<【来源】广东省佛山市2021届高三下学期二模数学试题【举一反三】1.若实数a ,b 满足()221ln 2ln 1a b a b-+-≥,则a b +=()A .2B C .2D .【来源】浙江省宁波市镇海中学2021届高三下学期5月模拟数学试题2.(2020·河北高考模拟(理))设奇函数()f x 在R 上存在导函数'()f x ,且在(0,)+∞上2'()f x x <,若(1)()f m f m --331[(1)]3m m ≥--,则实数m 的取值范围为()A .11[,22-B .11(,][,)22-∞-⋃+∞C .1(,]2-∞-D .1[,)2+∞3.(2020·山西高考模拟(理))定义在()0,∞+上的函数()f x 满足()()251,22x f x f ='>,则关于x 的不等式()13xxf e e <-的解集为()A .()20,eB .()2,e +∞C .()0,ln 2D .(),2ln -∞4.(2020·河北衡水中学高考模拟(理))定义在R 上的可导函数()f x 满足()11f =,且()2'1f x >,当3,22x ππ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦时,不等式23(2cos )2sin 22x f x +>的解集为()A .4,33ππ⎛⎫⎪⎝⎭B .4,33ππ⎛⎫-⎪⎝⎭C .0,3π⎛⎫⎪⎝⎭D .,33ππ⎛⎫-⎪⎝⎭5.定义在()0+,∞上的函数()f x 满足()10xf x '-<,且(1)1f =,则不等式()()21ln 211f x x ->-+的解集是__________.类型二巧设“()()f x g x ”型可导函数【例】已知定义在R 上的图象连续的函数()f x 的导数是()f x ¢,()()20f x f x +--=,当1x <-时,()()()()110x f x x f x '+++<⎡⎤⎣⎦,则不等式()()10xf x f ->的解集为()A .(1,1)-B .(),1-∞-C .()1,+¥D .()(),11,-∞-⋃+∞【来源】2021年浙江省高考最后一卷数学(第七模拟)【举一反三】1.(2020锦州模拟)已知函数()f x 是定义在R 上的偶函数,当0x <时,()()0f x xf x '+<,若(2)0f =,则不等式()0xf x >的解集为()A .{20 x x -<<或}02x <<B .{ 2 x x <-或}2x >C .{20 x x -<<或}2x >D .{ 2 x x <-或}02x <<2.(2020·陕西高考模拟)已知定义在R 上的函数()f x 的导函数为'()f x ,对任意x ∈R 满足'()()0f x f x +<,则下列结论正确的是()A .23(2)(3)e f e f >B .23(2)(3)e f e f <C .23(2)(3)e f e f ≥D .23(2)(3)e f e f ≤3.(2020·海南高考模拟)已知函数()f x 的导函数'()f x 满足()(1)'()0f x x f x ++>对x ∈R 恒成立,则下列判断一定正确的是()A .(0)02(1)f f <<B .0(0)2(1)f f <<C .02(1)(0)f f <<D .2(1)0(0)f f <<4.(2020·青海高考模拟(理))已知定义在上的函数满足函数的图象关于直线对称,且当成立(是函数的导数),若,则的大小关系是()A .B .C .D .5.(2020南充质检)()f x 是定义在R 上的奇函数,当0x >时,()21()2()0x f x xf x '++<,且(2)0f =,则不等式()0f x <的解集是()A .()()22--+ ,,∞∞B .()()2002- ,,C .()()202-+ ,,∞D .()()202-- ,,∞6.(2020荆州模拟)设函数()f x '是奇函数()f x (x ∈R )的导函数,当0x >时,1ln ()()x f x f x x '<- ,则使得()21()0x f x ->成立的x 的取值范围是()A .()()1001- ,,B .()()11--+ ,,∞∞C .()()101-+ ,,∞D .()()101-- ,,∞7.(2020·河北高考模拟)已知()f x 是定义在R 上的可导函数,且满足(1)()'()0x f x xf x ++>,则()A .()0f x >B .()0f x <C .()f x 为减函数D .()f x 为增函数8.已知()y f x =为R 上的连续可导函数,且()()()xf x f x f x ''+>,则函数1()(1)()2g x x f x =-+在()1+,∞上的零点个数为__________.类型三巧设“()()f xg x ”型可导函数【例3】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 ->,2021(2021)f e =,则不等式1ln f x e⎛⎫< ⎪⎝⎭的解集为()A .()2021,e+∞B .()20210,eC .()2021,ee+∞D .()20210,ee【来源】广东省汕头市2021届高三三模数学试题【举一反三】1.定义在R 上的连续函数()f x 的导函数为()'f x ,且cos ()(cos sin )()xf x x x f x '<+成立,则下列各式一定成立的是()A .(0)0f =B .(0)0f <C .()0f π>D .02f ⎛⎫=⎪⎝⎭π【来源】湘豫联考2021届高三5月联考文数试题2.(2020·江西高考模拟(理))已知定义在(0,)+∞上的函数()f x ,恒为正数的()f x 符合()()2()f x f x f x '<<,则(1):(2)f f 的取值范围为()A .(,2)e e B .211(,)2e eC .(3,e e )D .211(,)e e3.(2020·辽宁高考模拟)已知()f x 是定义在区间(1,)+∞上的函数,'()f x 是()f x 的导函数,且'()ln ()(1)xf x x f x x >>,2()2f e =,则不等式()x f e x <的解集是()A .(,2)-∞B .(2,)+∞C .(0,2)D .(1,2)3.(2020·四川高考模拟)下列四个命题:①ln 52<;②ln π>;③11<;④3ln 2e >,其中真命题的个数是()(e 为自然对数的底数)A .1B .2C .3D .44.(2020遵义模拟)设函数()f x 是奇函数()f x ()x ∈R 的导函数,(1)0f -=,且当0x >时,()()0xf x f x ->',则使得()0f x >成立的x 的取值范围是()A .()()101-+ ,,∞B .()()101-- ,,∞C .()()110--- ,,∞D .()()011+ ,,∞5.(2020咸阳一模)已知函数()f x 是定义在R 上的奇函数,(2)0f =,当0x >时,有2()()0xf x f x x ->'成立,则不等式2()0x f x >的解集是()A .()()202-+ ,,∞B .()()2002- ,,C .()2+,∞D .()()22--+ ,,∞∞6.(2020正定一中模拟)设()f x '是函数()f x ,x ∈R 的导数,且满足()2()0xf x f x ->',若ABC △是锐角三角形,则()A .22(sin )sin (sin )sin f AB f B A >B .22(sin )sin (sin )sin f A B f B A <C .22(cos )sin (sin )cos f A B f B A>D .22(cos )sin (sin )cos f A B f B A<7.(2020衡水金卷)设偶函数()f x 定义在()()ππ0022- ,,上,其导函数为()f x ',当π02x <<时,()cos ()sin 0f x x f x x '+<,则不等式()π()2cos 3f x f x >的解集为()A .()()πππ0233-- ,,B .()()πππ0332- ,,C .()()ππ0033- ,,D .()()ππππ2332-- ,,8.(2020绵阳一诊)奇函数()f x 定义域为()()π00π- ,,,其导函数是()f x '.当0πx <<时,有()sin ()cos 0f x x f x x '-<,则关于x 的不等式()π()sin4f x x <的解集为__________.类型四综合运用求导法则及复合函数的求导法则,构造函数【例4】已知函数()f x 及其导数()f x '满足()()()0xf x f x x x'+=>,()22e f =,对满足4ab e =的任意正数a ,b 都有()22112xf a b<+,则x 的取值范围是()A .()0,1B .()1,2C .(),1-∞D .()1,+∞【来源】浙江省绍兴市上虞区2021届高三下学期第二次教学质量检测数学试题【举一反三】1.(2020·石嘴山市第三中学高考模拟)已知函数()f x 的导函数'()f x 满足(ln )'()()x x x f x f x +<对1,x e ⎛⎫∈+∞ ⎪⎝⎭恒成立,则下列不等式中一定成立的是()A .2(1)()f f e <B .2(1)()e f f e >C .2(1)()f f e >D .(1)()ef f e <2.在关于的不等式()2222e e 4ee4e 0x xx a x a -+++>(其中 2.71828e = 为自然对数的底数)的解集中,有且仅有一个大于2的整数,则实数的取值范围为()A .4161,5e 2e ⎛⎤ ⎥⎝⎦B .241,32e e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭C .42164,5e 3e ⎛⎤ ⎥⎝⎦D .3294,43e e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭【来源】四川省攀枝花市2021届高三一模考试数学(理)试题3.(2020·江西高考模拟(理))已知函数()f x 满足()()()122xe f x f x f ⎛⎫+== ⎪⎭'⎝,若对任意正数,a b 都有222111322648x xab f a e b ⎛⎫--<++ ⎪⎝⎭,则x 的取值范围是()A .(),1-∞B .(),0-∞C .()0,1D .()1,+∞4.(2020•九江一模)定义在(0,+∞)上的函数f (x )的导函数为f ′(x ),且对∀x ∈(0,+∞)都有f ′(x )lnx >f (x ),则()A .12f (2)>3f (4)>f (8)B .3f (4)>12f (2)>f (8)C .f (8)>3f (4)>12f (2)D .f (8)>12f (2)>3/f (4)5.(2020石家庄模拟)定义在R 上的函数()f x 使不等式ln2(2)(2)2f x f x '>恒成立,其中()f x '是()f x 的导数,则()A .(2)2(0)f f >,(0)2(2)f f >-B .(2)2(0)4(2)f f f >>-C .(2)2(0)f f <,(0)2(2)f f <-D .(2)2(0)4(2)f f f <<-6.(2020·黑龙江高考模拟)设'()f x 是函数()f x 的导函数,且'()2()()f x f x x R >∈,12f e ⎛⎫=⎪⎝⎭(e 为自然对数的底数),则不等式2(ln )f x x <的解集为()A .0,2e ⎛⎫ ⎪⎝⎭B .C .1,2e e ⎛⎫⎪⎝⎭D .2e ⎛ ⎝7.(2020浙江模拟)设函数()f x '是函数()()f x x ∈R 的导函数,(0)1f =,且1()()13f x f x '=-,则4()()f x f x '>的解集为()A .()ln43+,∞B .()ln23+,∞C .)+∞D .)+∞8.(2020大连一模)设函数()f x 满足2e ()2()x xf x xf x x '+=,2e (2)8f =,则0x >时,()f x ()A .有极大值,无极小值B .有极小值,无极大值C .即有极大值又有极小值D .既无极大值也无极小值【强化训练】一、选择题1.【2020银川模拟】已知函数()f x 的导函数()f x '满足22()()()f x xf x x x '+>∈R ,则对x ∀∈R 都有()A .2()0x f x ≥B .2()0x f x ≤C .2[()1]0x f x -≥D .2[()1]0x f x -≤2.【2020届高三第二次全国大联考】设是定义在上的可导偶函数,若当时,,则函数的零点个数为A.0B.1C.2D.0或23.【新疆乌鲁木齐2019届高三第二次质量检测】的定义域是,其导函数为,若,且(其中是自然对数的底数),则A.B.C.当时,取得极大值D.当时,3.【2020湖南省长郡中学高三】已知是函数的导函数,且对任意的实数都有是自然对数的底数),,若不等式的解集中恰有两个整数,则实数的取值范围是()A.B.C.D.4.已知0a b <<且满足a b e -=,则下列说法正确的是()A 1a b <-+B .ln 2ln 2a a b b +=+C .12a >D .不存在,a b 满足1a b +=【来源】山东省泰安市2021届高三四模数学试题5.α,,22ππβ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦,且sin sin 0ααββ->,则下列结论正确的是()A.αβ>B.22αβ>C.αβ<D.0αβ+>6.【2020福建省适应性练习】已知函数,,若关于的方程在区间内有两个实数解,则实数的取值范围是()A.B.C.D.7.【2020云南省玉溪市第一中学调研】设为函数的导函数,且满足,若恒成立,则实数的取值范围是()A.B.C.D.8.【2020河北省唐山市一模】设函数,有且仅有一个零点,则实数的值为()A.B.C.D.9.已知定义在R 上的偶函数()f x ,其导函数为()f x ',若()2()0xf x f x '->,(3)1f -=,则不等式()19f x x x <的解集是()A .(,3)(0,3)-∞-B .()3,3-C .(3,0)(0,3)-⋃D .(,3)(3,)-∞-⋃+∞【来源】四川省广元市2021届高三三模数学(理)试题10.【2020辽宁省抚顺市一模】若函数有三个零点,则实数的取值范围是()A.B.C.D.11.【2020辽宁省师范大学附属中学】已知函数,若是函数的唯一极值点,则实数k 的取值范围是()A.B.C.D.12.【2020安徽省毛坦厂中学联考】已知,若关于的不等式恒成立,则实数的取值范围是()A.B.C.D.13.已知函数()f x 在R 上可导,其导函数为()f x ',若()f x 满足:[](1)()()0x f x f x -'->,22(2)()e x f x f x --=,则下列判断一定正确的是()A .(1)(0)f f <B .(2)e (0)f f <C .3(3)e (0)f f >D .4(4)e (0)f f <14.【2020四川省教考联盟一诊】已知定义在上的函数关于轴对称,其导函数为,当时,不等式.若对,不等式恒成立,则正整数的最大值为()A.B.C.D.15.【2020届高三全国大联考】已知定义在上的可导函数的导函数为,若当时,,则函数的零点个数为A.0B.1C.2D.0或216.已知实数(),,0,a b c e ∈,且33a a =,44b b =,55c c =,则()A .c b a<<B .b c a<<C .a c b<<D .a b c<<【来源】2021年浙江省高考最后一卷数学(第一模拟)17.已知62a x x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭展开式的常数项的取值范围为[]135,240,且()2ln 2x a x a x ++≥恒成立.则a 的取值范围为()A .[][]4,33,4--B .[][]4,13,4--C .[]1,4D .[]4,3--【来源】陕西省西安地区八校联考2021届高三下学期高考押题理科数学试题18.已知定义域为R 的函数()f x 满足()()1f x xf x '+>(()'f x 为函数()f x 的导函数),则不等式2(1)(1)(1)x f x f x x +->-+的解集为()A .(0,1)B .(0,1]C .(0,)+∞D .(0,1)(1,)⋃+∞【来源】2021届吉林省长春市高三四模数学理科试题19.已知π(0,6θ∈,2222ln(2cos 1)(2cos 1)a θθ-=-,22ln(cos 1)(cos 1)b θθ-=-,22ln(sin 1)(sin 1)c θθ-=-,则,,a b c 的大小关系为()A .b c a <<B .a c b <<C .a b c<<D .c a b<<20.已知()f x 是定义在()0,∞+上的可导函数,()f x '是()f x 的导函数,若()()2x xf x x f x e '+=,()1f e =,则()f x 在()0,∞+上()A .单调递增B .单调递减C .有极大值D .有极小值【来源】江西省九江市2021届高三三模数学(理)试题21.已知两个不等的正实数x ,y 满足lnx x y y xy -=,则下列结论一定正确的是()A .1x y +=B .1xy =C .2x y +>D .3x y +>【来源】宁夏银川市2021届高三二模数学(理)试题二、填空题22.【2020·贵州高考模拟】已知()f x 是定义在R 上的奇函数,()f x '是()f x 的导函数,当0x <时,()()+0f x xf x '<,若()()22log log 1a f a f ⋅>,则实数a 的取值范围是__________.23.【2020济南市山东师范大学附属中学高三】定义在R 上的奇函数的导函数满足,且,若,则不等式的解集为______.。
专题16 破解恒成立问题【原卷版】

专题16 破解恒成立问题【热点聚焦】从高考命题看,方程有解问题、无解问题以及不等式的恒成立问题,也是高考命题的热点.而此类问题的处理方法较为灵活,用导数解决不等式“恒成立”“存在性”问题的常用方法是分离参数,或构造新函数分类讨论,将不等式问题转化为函数的最值问题.也可以结合题目的条件、结论,采用数形结合法等.【重点知识回眸】(一)参变参数法1.参变分离:顾名思义,就是在不等式中含有两个字母时(一个视为变量,另一个视为参数),可利用不等式的等价变形让两个字母分居不等号的两侧,即不等号的每一侧都是只含有一个字母的表达式.然后可利用其中一个变量的范围求出另一变量的范围2.一般地,若a >f (x )对x ∈D 恒成立,则只需a >f (x )max ;若a <f (x )对x ∈D 恒成立,则只需a <f (x )min .若存在x 0∈D ,使a >f (x 0)成立,则只需a >f (x )min ;若存在x 0∈D ,使a <f (x 0)成立,则只需a <f (x 0)max .由此构造不等式,求解参数的取值范围.3.参变分离法的适用范围:判断恒成立问题是否可以采用参变分离法,可遵循以下两点原则:(1)已知不等式中两个字母是否便于进行分离,如果仅通过几步简单变换即可达到分离目的,则参变分离法可行.但有些不等式中由于两个字母的关系过于“紧密”,会出现无法分离的情形,此时要考虑其他方法.例如:,等 (2)要看参变分离后,已知变量的函数解析式是否便于求出最值(或临界值),若解析式过于复杂而无法求出最值(或临界值),则也无法用参变分离法解决问题.(可参见”恒成立问题——最值分析法“中的相关题目)(二)构造函数分类讨论法有两种常见情况,一种先利用综合法,结合导函数零点之间大小关系的决定条件,确定分类讨论的标准,分类后,判断不同区间函数的单调性,得到最值,构造不等式求解;另一种,直接通过导函数的式子,看出导函数值正负的分类标准,通常导函数为二次函数或者一次函数.1.构造函数时往往将参数与自变量放在不等号的一侧,整体视为一个函数,其函数含参2.参数往往会出现在导函数中,进而参数不同的取值会对原函数的单调性产生影响——可能经历分类讨论(三)数形结合法1.函数的不等关系与图象特征:()21log a x x -<111ax x e x-+>-(1)若,均有的图象始终在的下方(2)若,均有的图象始终在的上方2.在作图前,可利用不等式的性质对恒成立不等式进行变形,转化为两个可作图的函数3.作图时可“先静再动”,先作常系数的函数的图象,再做含参数函数的图象(往往随参数的不同取值而发生变化).作图要突出“信息点”.4.利用数形结合解决恒成立问题,往往具备以下几个特点:(1)所给的不等式运用代数手段变形比较复杂,比如分段函数,或者定义域含参等,而涉及的函数便于直接作图或是利用图象变换作图(2)所求的参数在图象中具备一定的几何含义(3)题目中所给的条件大都能翻译成图象上的特征【典型考题解析】热点一 参变分离法解决不等式恒成立问题【典例1】(2019·天津·高考真题(理))已知a R ∈,设函数222,1,()ln ,1,x ax a x f x x a x x ⎧-+=⎨->⎩若关于x 的不等式()0f x 在R 上恒成立,则a 的取值范围为( )A .[]0,1B .[]0,2C .[]0,eD .[]1,e【典例2】(2020·全国·高考真题(理))已知函数2()e x f x ax x =+-.(1)当a =1时,讨论f (x )的单调性;(2)当x ≥0时,f (x )≥12x 3+1,求a 的取值范围.【总结提升】利用分离参数法来确定不等式f (x ,λ)≥0(x ∈D ,λ为实参数)恒成立问题中参数取值范围的基本步骤:(1)将参数与变量分离,化为f 1(λ)≥f 2(x )或f 1(λ)≤f 2(x )的形式.(2)求f 2(x )在x ∈D 时的最大值或最小值.(3)解不等式f 1(λ)≥f 2(x )max 或f 1(λ)≤f 2(x )min ,得到λ的取值范围.热点二 构造函数分类讨论法解决不等式恒成立问题【典例3】(2019·全国·高考真题(文))已知函数f (x )=2sin x -x cos x -x ,f′(x )为f (x )的导数.(1)证明:f′(x )在区间(0,π)存在唯一零点;(2)若x ∈[0,π]时,f (x )≥ax ,求a 的取值范围.【典例4】(2022·重庆巴蜀中学高三阶段练习)已知函数()()ln 20f x a x x a =-≠.(1)讨论()f x 的单调性; x D ∀∈()()()f x g x f x <⇔()g x x D ∀∈()()()f x g x f x >⇔()g x(2)当0x >时,不等式()()22cos ea x x f x f x ⎡⎤-≥⎣⎦恒成立,求a 的取值范围. 【规律方法】对于f (x )≥g (x )型的不等式恒成立问题,若无法分离参数,一般采用作差法构造函数h (x )=f (x )-g (x )或h (x )=g (x )-f (x ),进而只需满足h (x )min ≥0或h (x )max ≤0即可.热点三 利用数形结合法解决不等式恒成立问题【典例5】(2013·全国·高考真题(文))已知函数22,0()ln(1),0x x x f x x x ⎧-+≤=⎨+>⎩,若|()|f x ax ≥,则a 的取值范围是( )A .(,0]-∞B .(,1]-∞C .[2,1]-D .[2,0]-【典例6】(2015·全国·高考真题(理))设函数()(21)x f x e x ax a =--+,其中1a < ,若存在唯一的整数0x ,使得0()0f x <,则a 的取值范围是( )A .3,12e ⎡⎫-⎪⎢⎣⎭B .33,2e 4⎡⎫-⎪⎢⎣⎭C .33,2e 4⎡⎫⎪⎢⎣⎭D .3,12e ⎡⎫⎪⎢⎣⎭【典例7】(2020·全国高二)若关于x 的不等式0x x e ax a ⋅-+<的解集为()m n ,(0n <),且()m n ,中只有一个整数,则实数a 的取值范围是( ).A .211[)e e ,B .221[)32e e ,C .212[)e e ,D .221[)3e e, 【精选精练】一、单选题1.(2022·湖北·黄冈中学模拟预测)对任意的(]12,1,3x x ∈,当12x x <时,1122ln 03x a x x x -->恒成立,则实数a 的取值范围是( )A .[)3,+∞B .()3,+∞C .[)9,+∞D .()9,+∞2.(2021·青海·西宁市海湖中学高三开学考试(文))若函数()2ln f x x x =-,满足() f x a x ≥-恒成立,则a 的最大值为( )A .3B .4C .3ln 2-D .3ln 2+3.(2023·全国·高三专题练习)已知函数12ln ,(e)ey a x x =-≤≤的图象上存在点M ,函数21y x =+的图象上存在点N ,且M ,N 关于x 轴对称,则a 的取值范围是( )A .21e ,2⎡⎤--⎣⎦B .213,e ∞⎡⎫--+⎪⎢⎣⎭C .213,2e ⎡⎤---⎢⎥⎣⎦D .2211e ,3e ⎡⎤---⎢⎥⎣⎦4.(2021·青海·大通回族土族自治县教学研究室高三开学考试(文))已知函数1()e 2x f x =,直线y kx =与函数()f x 的图象有两个交点,则实数k 的取值范围为( )A .12⎛ ⎝B .)+∞C .(e,)+∞D .1e,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭ 5.(2022·福建省福安市第一中学高三阶段练习)设函数()()()()1e e ,e 1x x f x x g x ax =--=--,其中R a ∈.若对[)20,x ∀∈+∞,都1R x ∃∈,使得不等式()()12f x g x ≤成立,则a 的最大值为( )A .0B .1eC .1D .e二、多选题6.(2022·重庆南开中学高三阶段练习)已知定义在R 上函数()g x 满足:()()2g x g x =+,且()[)[)3,0,124,1,2x x x g x x x ⎧-∈⎪=⎨-+∈⎪⎩,设函数()()f x x g x =+,则下列正确的是( ) A .()f x 的单调递增区间为()()2,21,Z k k k +∈B .()f x 在()2022,2024上的最大值为2025C .()f x 有且只有2个零点D .()f x x ≥恒成立.三、填空题7.(2022·湖北·黄冈中学模拟预测)函数2()2e x f x a bx =++,其中a ,b 为实数,且(0,1)a ∈.已知对任意24e b >,函数()f x 有两个不同零点,a 的取值范围为___________________. 8.(2023·江苏·南京市中华中学高三阶段练习)若关于x 的不等式()()e e ln m x mx m x x mx x x +≤+-恒成立,则实数m 的最小值为________9.(2022·全国·长垣市第一中学高三开学考试(理))已知不等式e ln x a a x x x +≥+对任意()1,x ∈+∞恒成立,则正实数a 的取值范围是___________.10.(2022·重庆南开中学高三阶段练习)已知函数124e ,1()(2)2,1x ax a x f x x a x a x -⎧+->=⎨+--≤⎩,若关于x的不等式()0≤f x 的解集为[)2,-+∞,则实数a 的取值范围是___________.四、解答题11.(2022·全国·高一课时练习)已知函数,()()e 1e x x f x a -=++.(1)若0是函数()2=-y f x 的零点,求a 的值;(2)若对任意,()0x ∈+∞,不等式()1f x a ≥+恒成立,求a 的取值范围.12.(2021·河南·高三开学考试(文))已知函数()()()ln 12f x a x x a =+-∈R . (1)讨论函数()f x 的单调性;(2)若函数()3f x 在()1,+∞上恒成立,求证:2e a <.(注:3e 20≈)13.(2022·云南省下关第一中学高三开学考试)已知函数()ln (1)f x x x a x a =-++.(1)求函数()f x 的极值;(2)若不等式(1)()(2)e x f x x a a -≤--+对任意[1,)x ∈+∞恒成立,求实数a 的取值范围.14.(2022·甘肃定西·高二开学考试(理))已知函数()ln f x x x =,()23g x x ax =-+-(1)求()f x 在()()e,e f 处的切线方程(2)若存在[]1,e x ∈时,使()()2f x g x ≥恒成立,求a 的取值范围.15.(2016·四川·高考真题(理))设函数f (x )=ax 2-a -ln x ,其中a ∈R.(I )讨论f (x )的单调性;(II )确定a 的所有可能取值,使得11()x f x e x->-在区间(1,+∞)内恒成立(e=2.718…为自然对数的底数).16.(2020·河南开封市·高三一模(理))已知函数()()ln 0a f x ax x a =>. (1)当1a =时,求曲线()y f x =在x e =处的切线方程;(2)若()xf x xe ≤对于任意的1x >都成立,求a 的最大值. 17.(2022·广东·高三阶段练习)已知函数()ln(1)1,f x x =+-(1)求证:(1)3f x -≤;(2)设函数21()(1)()12=+-+g x x f x ax ,若()g x 在(0,)+∞上存在最大值,求实数a 的取值范围.18.(2022·浙江嘉兴·模拟预测)已知函数.(注:是自然对数的底数)(1)当时,求曲线在点处的切线方程;(2)若只有一个极值点,求实数a 的取值范围;(3)若存在,对与任意的,使得恒成立,求的最小值. 2()e e,x f x ax a =+-∈R e 2.71828=1a =()y f x =(1,(1))f ()f x b ∈R x ∈R ()f x b ≥-a b。
第09讲:拓展二:构造函数法解决导数不等式问题(原卷版)-备战2025年高考新结构数学一轮复习精讲练

类型五:根据不等式(求解目标)构造具体函数 ..............................7
1、两个基本还原
① f (x)g(x) f (x)g(x) [ f (x)g(x)]
②
f (x)g(x) f (x)g(x) [g( x)]2
[ f (x) ] g(x)
2、类型一:构造可导积函数
(x) x2
f
(x)
[
f
(x) ] x
高频考点 2:
xf
(x) 2 x3
f
(x)
[
f
(x x2
)
]
③
f (x) sin x sin 2
f (x) cos x x
[ f (x) ] sin x
⑥
f (x) cos x cos2
f (x) sin x x
[ f (x) ] cos x
高频考点
1 2
2
f
1 4
C.
f
1 2
2
f
1
B.
f
1 2
2
f
1 4
D. 2 f
1 2
f
1
类型二:构造 F (x) enx f (x) 或 F (x)
f (x) enx
(
n
Z
,且 n 0 )型
典型例题
例题 1.(23-24 高二下·河北石家庄·阶段练习)已知定义在 R 上的函数 f x ,其导函数为 f x ,且 f x f x ,则( )
4
xf (x) f (x) 0
F (x) xf (x)
5
xf (x) 2 f (x) 0
F(x) x2 f (x)
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专题一构造函数利用导数解不等式
对于已知不等式中既有()f x 又有'()f x ,一般不能直接确定'()f x 的正负,即不能确定()f x 的单调性,这时要求我们构造一个新函数,以便利用已知不等式判断其导数的的正负,常见的构造新函数有
1.对于()()x g x f ''>,构造()()()
x g x f x h -=更一般地,遇到()()0'≠>a a x f ,即导函数大于某种非零常数(若a =0,则无需构造),则可构()()ax
x f x h -=2.对于()()0''>+x g x f ,构造()()()
x g x f x h +=3.对于()()0'>+x f x f ,构造()()x f e x h x
=4.对于()()x f x f >'[或()()0'>-x f x f ],构造()()x e x f x h =
5.对于()()0'>+x f x xf ,构造()()
x xf x h =6.对于()()0'>-x f x xf ,构造()()x x f x h =
7.对于()()
0'>x f x f ,分类讨论:(1)若()0>x f ,则构造()()x f x h ln =;(2)若()0<x f ,则构造()()[]x f x h -=ln ;
例一设函数在上存在导函数,对任意的实数都有,当
时,.若,则实数的取值范围是()
A. B. C. D.
构造函数法,令2()()2F x f x x =-,则1()()402
F x f x x ''=-<-<,函数()F x 在(,0)-∞上为减函数,因为2()()()()40F x F x f x f x x -+=-+-=,即()()F x F x -=-,故()F x 为奇函数,于是()F x 在(,)-∞+∞上为减函数,而不等式3(1)()32f m f m m +≤-++
可化为(1)()F m F m +≤-,则1m m +≥-,即12m ≥-.选A.例二已知()f x 是定义在区间(0)+∞,上的函数,其导函数为()f x ',且不等式()2()x f x f x '<恒成立,则()
A.4(1)(2)
f f <B.4(1)(2)f f >C.(1)4(2)f f <D.(1)4(2)f f '<
对点训练
1.【2017广东惠州】定义在R 上的函数)(x f y =满足)()3(x f x f =-,0)(')23(<-x f x ,若21x x <,且321>+x x ,则有()(A ))()(21x f x f >(B ))()(21x f x f <(C ))()(21x f x f =(D )不确定2.【2017沧州】函数()f x 的定义域为R ,(0)2f =,对任意x R ∈,都有()'()1f x f x +>,则不等式()1x x
e f x e >+ 的解集为()
A.{|0}
x x >B.{|0}x x < C.{|1}x x <-或1x >D.{|1}x x <-或01}x <<3.【2017湖南郴州】已知定义在R 上的可导函数()f x 的导函数为'()f x ,若对于任意实数x 有()'()f x f x >,且()1y f x =-为奇函数,则不等式()x f x e <的解集为(
)A.(,0)-∞B.(0,)+∞ C.4(,)e -∞D.4
(,)e +∞4.定义域为R 的可导函数()x f y =的导函数为()x f ',满足()()x f x f '
>,且(),10=f 则不等式()1<x e x f 的解集为()
A.()0,∞-
B.()+∞,0
C.()2,∞-
D.()+∞,2
5.已知偶函数是定义在上的可导函数,其导函数为
,当时有,则不等式
的解集为()A. B. C.D .。