导数中的构造函数
函数与导数之构造函数

构造函数一、考情分析函数与导数是高考必考的知识点,考试形式有选择题也有填空题,并且都以压轴题为主。
题目难度都偏大,对学生的思维能力考查都要求比较高。
构造函数,是我们高中数学处理和研究函数与导数的一种有效方法,通过分离变量和参数,构造新的函数去研究其新函数的单调性,极值点,从而使问题得到解决。
二、经验分享(常见函数构造类型)(1).普通函数的变形1. 对于不等式()k x f >'()0≠k ,构造函数()()b kx x f x g +-=.2. 对于不等式()()0'>+x f x xf ,构造函数()()x xf x g =3. 对于不等式()()0'>-x f x xf ,构造函数()()xx f x g =()0≠x 4. 对于不等式()()0'>+x nf x xf ,构造函数())(x f x x g n=5. 对于不等式()()0'>-x nf x xf ,构造函数()n x x f x g )(=6. 对于不等式()()0'>-x f x f ,构造函数()x e)(x f x g =7. 对于不等式()()0'>+x f x f ,构造函数())(x f e x g x=8. 对于不等式()()0'>+x kf x f ,构造函数())(x f e x g kx = (2).双变量函数的变形1.形如()b a f f ab ⎛⎫⎪⎝⎭或的函数,构造函数,令b a t t a b ==或者,求(t)f ; 2.对于(x)f ,形如1212(x )(x )f f x x --的函数,要结合图像构造函数的切线方程,求斜率;3.形如(x)g(x)f >或(x)g(x)f <的函数不等式,(1).可以构造函数)(-)(x g x f x F =)(,然后求)(x F 的最大值和最小值;(2).如果(x)0g >,我们也可以构造函数()(x)(x)f G xg =,求()G x 的最值 .三、题型分析(一) 与圆锥曲线(双参数)有关的构造函数例1.【四川省成都市2019届高三第一次诊断性考试,理科,12】设椭圆()012222>>=+b a by a x C :的左右顶点为A,B.P 是椭圆上不同于A,B 的一点,设直线AP,BP 的斜率分别为m,n ,则当()||ln ||ln 32323n m mnmn b a +++⎪⎭⎫ ⎝⎛-取得最小值时,椭圆C 的离心率为( ) A.51 B.22 C.54D.23【变式训练1】已知函数2()4f x x =+,则1212,,x x R x x ∀∈≠,1212|()()|||f x f x x x --的取值范围是( )A .[0,)+∞B . [0,1]C .(0,1)D .[0,1)【变式训练2】已知21()ln (0)2f x a x x a =+>,若对任意两个不等的正实数12x x 、都有1212()()2f x f x x x ->-恒成立,则a 的取值范围是 .【变式训练3】设实数y x ,,满足,134-22y x y xy x +=++则代数式1342-++y x y xy ( )A.有最大值316B.有最小值134 C 有最大值1 D.有最大值2120(二) 与函数基本性质有关的构造函数例2.【四川省资阳市2019届高三第一次诊断性考试,文科,12】定义在R 上的可导函数()f x 满足(2)()22f x f x x -=-+,记()f x 的导函数为()f x ', 当1x ≤时恒有()1f x '<.若()(12)31f m f m m ---≥,则m 的取值范围是( ) A .(,1]-∞-B .1(,1]3-C .[1,)-+∞D .1[1,]3-【变式训练1】 已知定义在R 上的可导函数()=y f x 的导函数为()f x ',满足()()f x f x '<,且(1)y f x =+为偶函数,(2)1=f ,则不等式()<xf x e 的解集为( )A.(,0)-∞B.(0,)+∞C.4(,)-∞eD.4(,)+∞e【变式训练2】(2015新课标Ⅱ)设函数()f x '是奇函数()()f x x R ∈的导函数,(1)0f -= 当0x >时,'()()xf x f x -0<,则使得f (x )>0成立的x 的取值范围是( ) A .()(),10,1-∞- B .()()1,01,-+∞ C .()(),11,0-∞-- D .()()0,11,+∞【变式训练3】已知函数(x)f 满足:'2(x)e (x)x x e f f x +=1()222f e=,则0x >时,(x)f ( )A. 有极大值,无极小值B.有极小值,无极大值C.既有极大值,又有极小值D.无极大值,也无极小值(三) 与分离常数法有关(压轴大题)的构造函数 例3.已知函数)(1ln )(22R a a ax x x ax x f ∈++--= (1) 试讨论)(x f 的导函数)('x f 的零点个数;(2) 若对任意的[)+∞∈,1x ,关于x 的不等式2)()(+≤x f x f 恒成立,求实数a 的取值范围 【变式训练1】已知函数e ()ln ,()e xxf x mx a x mg x =--=,其中m ,a 均为实数. 设1,0m a =<,若对任意的12,[3,4]x x ∈12()x x ≠,212111()()()()f x f xg x g x -<-求a 的取值范围.【变式训练1】【2019浙江22】已知实数0a ≠,设函数()=ln 0.f x a x x +>(1)当34a =-时,求函数()f x 的单调区间;(2)对任意21[,)e x ∈+∞均有()2f x a ≤ 求a 的取值范围.四、迁移应用1.已知()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(1)f x +(3)f x =-,(2015)2f =,则不等式1()2x f x e -<的解集为( )A .(1,)+∞B .(,)e +∞C .(,0)-∞D .1(,)e-∞ 2.【四川省成都市2019届高三第一次诊断性考试,12】设椭圆()012222>>=+b a by a x C :的左右顶点为A,B.P 是椭圆上不同于A,B 的一点,设直线AP,BP 的斜率分别为m,n ,则当()||ln ||ln 32323n m mnmn b a +++⎪⎭⎫ ⎝⎛-取得最小值时,椭圆C 的离心率为( ) A.51 B.22 C.54D.233.设函数f (x )在R 上存在导数)(x f ',R x ∈∀,有2)()(x x f x f =+-,在),0(+∞上,x x f <')(,若0618)()6(≥+---m m f m f ,则实数m 的取值范围为( )A .),2[+∞B .),3[+∞C .[-3,3]D .),2[]2,(+∞--∞4. 设函数x e x e x g x x e x f 222)(,1)(=+=,对任意),0(,21+∞∈x x ,不等式1)()(21+≤k x f k x g 恒成立,则正数k 的取值范围是( )A .),1(+∞B .),1[+∞C .)1,(-∞D .]1,(-∞5.若定义在错误!未找到引用源。
2023届高考数学一轮复习导数中的构造函数

,因此设函数 f(x)=
,则
e
e
3
5
-ln
-ln
f'(x)= 2 ,当 x>1 时,f'(x)= 2 <0,所以函数 f(x)在(1,+∞)上单调递减,又因为
1<e<3<5,所以 f(e)>f(3)>f(5),即 a>b>c,故选 A.
1
ln3
ln4
对点训练 1(2021 重庆二十九中高三月考)已知实数 a= ,b= ,c= ,则 a,b,c
()
③对于f'(x)cos x+f(x)sin x>0(或<0),构造函数F(x)= cos ;
④对于f'(x)cos x-f(x)sin x>0(或<0),构造函数F(x)=f(x)cos x.
π
例 6.(多选)(2021 广东惠州高三期中)已知定义在 0, 2 上的函数 f(x)的导函数
x>0 时,g'(x)<0,则函数
a>b,则必有
'()-()
g'(x)= 2 ,因为当
x>0 时,xf'(x)-f(x)<0,所以当
()
g(x)= 在(0,+∞)上单调递减,所以对任意正数
()
()
g(a)= <g(b)= ,即
bf(a)<af(b),故选 B.
a,b,若
A.(-∞,- 2)∪( 2,+∞) B.(- 2, 2)
C.(-∞,- 2) D.( 2,+∞)
解析 设F(x)=x2f(x),F'(x)=x2f'(x)+2xf(x)=x(xf'(x)+2f(x)),因为当x>0
导数构造函数12种类型例题

导数构造函数12种类型例题几种导数的常见构造1、对于f '(x)>g(x),构造h(x)= f(x)-g(x);若遇到f (x)>a(a≠0),则可构造h(x)= f(x)-ax2、对于f(x)+g(x)>0, 构造h(x)= f(x)+ g(x)3、对于f(x)+f(x)>0,构造h(x)=e*.f(x)4.对于f(x)-f(x)>0,构造h(x)=2)5、对于xf (x)+ f(x)>0, 构造h(x)=xf(x)6、对于xf '(x)-f(x)>0,构造h(x)=;f(x)7、对于xyf (x)+nf(x)≥0,构造h(x)=x"f(x) (注意对x的符号进行讨论)8、对于xf (x)-nf(x)≥0,构造h(x)=.f(x)(注意对x的符号进行讨论)9、对于xlnxf (x)- f(x)≥0,构造h(x)= :f(x)lnx10、对于f'(x),>0,构造h(x)=In|f(x)|f(x)2、典型例题例题1、定义在R上的函数y= f(x)满足f(1)=1,且对于任意x∈R都有f"(x)<则x2+1不等式f(x2)>-+:的解集是()A. (1,2)B. (0,1)C. (1,+∞)D. (-1,1)x1练习1、已知函数y=f(x)(x∈R)满足f()=1,且满足f(x)<=,则f(x)<2的解集【】A. {x|-1<x<l}B. {x|x<-l}C. {x|x<-1或x>1}D. {x|x>1}例题2、已知函数y= f(x)为R上的可导函数,满足f(x)> f(x),则有( ) .A. e20'sf(-2015)< f(0),f(2015)>2015f(0)B. e*0*f(-2015)< f(),f(2015)<e2015 f(0)c e**f(-2015)> f(0),f(2015)> e2"f()D. e"f(-2015)> f(0),f(2015)<e/f()练习2.定义在R上的函教y=f(x),若对于任意x∈R都有f(x)>f(x), 且f(x)+1为奇函数,则不等式f(x)+e*<0的解集为( )A.(-o0,0)B. (0,+2)c(-x,+∞)例题3.巴知定又在R上的函数y=f(x),满足y= f(x+1)的图像关于直线x=-1对称,且当x∈(- o,0)时,f(x)+xF(x)<0成立。
导数中的构造函数(最全精编)

导数中的构造函数(最全精编)导数小题中构造函数的技巧函数与方程思想、转化与化归思想是高中数学思想中比较重要的两大思想。
在导数题型中,构造函数的解题思路恰好是这两种思想的良好体现。
下面我将分享导数小题中构造函数的技巧。
一)利用 $f(x)$ 进行抽象函数构造1、利用 $f(x)$ 与 $x$ 构造;常用构造形式有 $xf(x)$ 和$\frac{f(x)}{x}$。
在数导数计算的推广及应用中,我们对 $u\cdot v$ 的导函数观察可得,$u\cdot v$ 型导函数中体现的是“加法”,$\frac{u}{v}$ 型导函数中体现的是“除法”。
由此,我们可以猜测,当导函数形式出现的是“加法”形式时,优先考虑构造$u\cdot v$ 型;当导函数形式出现的是“除法”形式时,优先考虑构造 $\frac{u}{v}$ 型。
我们根据得出的“优先”原则,看一看例1和例2.例1】$f(x)$ 是定义在 $\mathbb{R}$ 上的偶函数,当$x0$ 的解集为?思路点拨:出现“加法”形式,优先构造 $F(x)=xf(x)$,然后利用函数的单调性、奇偶性和数形结合求解即可。
解析】构造 $F(x)=xf(x)$,则 $F'(x)=f(x)+xf'(x)$。
当$x0$ 的解集为 $(-\infty,-4)\cup(0,4)$。
例2】设 $f(x)$ 是定义在 $\mathbb{R}$ 上的偶函数,且$f(1)=2$。
当 $x0$ 恒成立。
则不等式 $f(x)>0$ 的解集为?思路点拨:出现“除法”形式,优先构造$F(x)=\frac{f(x)}{x-f(x)}$,然后利用函数的单调性、奇偶性和数形结合求解即可。
解析】构造 $F(x)=\frac{f(x)}{x-f(x)}$,则$F'(x)=\frac{xf'(x)-2f(x)}{(x-f(x))^2}$。
因为 $xf'(x)-f(x)>0$,所以 $F'(x)>0$,$F(x)$ 在 $(-\infty,0)$ 上单调递增。
利用求导法则构造函数

利用求导法则构造函数近年高考试卷中常出现一种客观题,考查导数运算法则的逆用、变形应用能力。
这种题目的背景、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,旨在考查学生对导数运算法则的掌握程度。
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。
本文结合实例介绍此类问题的几种常见形式及相应解法。
常用的构造函数有:1.和与积联系:如f(x)+xf'(x),构造xf(x);2xf(x)+x^2f'(x),构造x^2f(x);3f(x)+xf'(x),同样构造x^2f(x);3f(x)+xf'(x),构造x^3f(x);………;nf(x)+xf'(x),构造x^n f(x);f'(x)+f(x),构造e^xf(x)等等。
2.减法与商联系:如xf'(x)-f(x)>0,构造F(x)=f(x)/x;x^2f'(x)-2f(x)>0,构造F(x)=f(x)/x^2;xf'(x)-nf(x)>0,构造F(x)=f(x)/x^n;f'(x)-f(x),构造F(x)=f(x)/e^x;2xe^xf'(x)-2f(x),构造F(x)=f(x)/(2xe^x)等等。
在构造函数时,有时候不唯一,关键是要合理构造函数。
给出导函数,构造原函数,本质上离不开积分知识。
一种常见形式是巧设“y=f(x)±g(x)”型可导函数。
当题设条件中存在或通过变形出现特征式“f'(x)±g'(x)”时,不妨联想、逆用“f'(x)±g'(x)=[f(x)±g(x)]'”,构造可导函数y=f(x)±g(x),然后利用该函数的性质巧妙地解决问题。
导数中的构造函数

导数中的构造函数导数是微积分中的一个重要概念,用于描述函数在其中一点处的变化率。
在数学中,导数通常用构造函数的方式定义。
一个函数的导数构造函数是该函数在给定点处的变化率。
本文将详细介绍导数中的构造函数,包括定义、性质和应用等方面。
一、导数的定义1.构造函数的定义设函数y=f(x),在点x处有定义。
如果用x的变化量Δx去近似表示介于x和x+Δx之间的x的变化量,那么函数f在点x处的近似导数(记作f'(x))就是当Δx趋近于0时,函数值的变化与自变量变化比值的极限。
用数学表示可以写作:f'(x) = lim(Δx→0) [f(x+Δx) - f(x)] / Δx这个极限就是函数f在点x处的导数。
2.导数的几何意义几何上,一个函数在其中一点处的导数等于其曲线在该点处的切线的斜率,也即切线的斜率是函数在此点处的近似变化率。
二、导数的性质导数具有一些重要的性质,以下列举几个常用性质:1.基本导数(1)常数函数的导数为0,即对于常数C,有C'=0。
(2) 幂函数的导数。
对于幂函数y=x^n(其中n为常数),其导数为y'=nx^(n-1)。
(3) 对数函数的导数。
对数函数y=log_a(x)(其中a为常数且a>0),其导数为y'=1/(xlna)。
(4) 指数函数的导数。
指数函数y=a^x(其中a>0且a≠1),其导数为y'=a^xlna。
2.导数的四则运算(1)求和差的导数。
若f(x)和g(x)在点x处可导,则(f(x)±g(x))'=f'(x)±g'(x)。
(2) 函数乘以常数的导数。
若f(x)在点x处可导,k为常数,则(kf(x))' = kf'(x)。
(3)乘法法则。
若f(x)和g(x)在点x处可导,则(f(x)g(x))'=f'(x)g(x)+f(x)g'(x)。
2024高考数学常考题型 导数中构造函数比大小问题题型总结(解析版)

第4讲导数中构造函数比大小问题题型总结【典型例题】题型一:构造()xxx f ln =比较大小此函数定义域为()+∞,0,求导()2ln 1x xx f -=',当()e x ,0∈时,()0>'x f ,故()x f 为增函数,当()+∞∈,e x 时,()0<'x f ,故()x f 为减函数,当e x =时,()x f 取得极大值为()ee f 1=,且()()222ln 42ln 244ln 4f f ====,此结论经常用来把函数转化到同一边进行比较【例1】(2022·广东·佛山市南海区九江中学高二阶段练习)若1ln 2ln 3,,e 23a b c ===,则,,a b c 的大小关系为()A .a c b >>B .b c a>>C .c b a>>D .a b c>>【答案】A 【解析】【分析】通过对三个数的变形及观察,可以构造出函数()ln xf x x=,通过求导分析其单调性即可得到答案【详解】解:1ln e ln 2ln 4ln 3,,e e 243a b c =====,设()()2ln 1ln ,x x f x f x x x -'==,则e x >时,()0f x '<,故()f x 在()e,∞+上单调递减,则()()()3e 4f f f >>,即ln e ln 3ln 4e34>>,所以a c b >>.故选:A.【例2】(2023·全国·高三专题练习)设24ln 4a e -=,ln 22b =,1c e =,则()A .a c b <<B .a b c<<C .b a c<<D .b c a<<【答案】C【解析】【分析】结合已知要比较函数值的结构特点,可考虑构造函数()ln xf x x=,然后结合导数与单调性关系分析出e x =时,函数取得最大值()1e ef =,可得c 最大,然后结合函数单调性即可比较大小.【详解】设()ln x f x x =,则()21ln xf x x -'=,当e x >时,()0f x '<,函数单调递减,当0e x <<时,()0f x '>,函数单调递增,故当e x =时,函数取得最大值()1e ef =,因为()2222e ln 22ln22e e e 22a f -⎛⎫=== ⎪⎝⎭,()()4ln2l e n 4e 1,24b f c f =====,2e 42e << ,当e x >时,()0f x '<,函数单调递减,可得()()2e 4e 2f f f ⎛⎫<< ⎪⎝⎭,即b a c <<.故选:C【例3】(2022·吉林·高二期末)下列命题为真命题的个数是()①ln 32<;②ln π<;③15<;④3e ln 2>.A .1B .2C .3D .4【答案】B 【解析】【分析】本题首先可以构造函数()ln x f x x =,然后通过导数计算出函数()ln xf x x=的单调性以及最值,然后通过对①②③④四组数字进行适当的变形,通过函数()ln xf x x=的单调性即可比较出大小.【详解】解:构造函数()ln x f x x =,则()21ln xf x x -'=,当0e x <<时,()0f x '>,e x >时,()0f x '<,所以函数()ln xf x x=在()0,e 上递增,在()e,+∞上递减,所以当e x =时()f x 取得最大值1e,ln 322ln 2ln 22<⇔⇔,2e <<可得()2ff <,故①正确;lnπ<⇔e <<,可得f f <,故②错误;ln 2ln 4152ln1524<⇔<⇔<<,因为函数()ln xf x x=在()e,+∞上递减,所以()4f f<,故③正确;因为e >,所以(()e f f <,ln ee <1e <,则3e <即3e ln 2<④错误,综上所述,有2个正确.故选:B .【点睛】本题考查如何比较数的大小,当两个数无法直接通过运算进行大小比较时,如果两个数都可以转化为某个函数上的两个函数值,那么可以构造函数,然后通过函数的单调性来判断两个数的大小,考查函数思想,是难题.【例4】(2021·陕西汉中·高二期末(理))已知a ,b ,c 均为区间()0,e 内的实数,且ln 55ln a a =,ln 66ln b b =,ln 77ln c c =,则a ,b ,c 的大小关系为()A .a c b >>B .a b c>>C .c a b>>D .c b a>>【答案】B 【解析】【分析】构造函数()ln xf x x=,由导数判断函数单调性,进而利用单调性即可求解.【详解】解:令()ln x f x x =,则()21ln xf x x -'=,当0e x <<时,()0f x '>,函数()F x 在()0,e 上单调递增,当e x >时,()0f x '<,函数()f x 在()e,+∞上单调递减,因为765e >>>,所以()()()765f f f <<,因为a ,b ,c 均为区间()0,e 内的实数,且ln 5ln 5a a =,ln 6ln 6b b =,ln 7ln 7c c=,所以()()()f a f b f c >>,所以a b c >>,故选:B.【例5】(2022·江西·高三阶段练习(理))设ln 28a =,21e b =,ln 612c =,则()A .a c b <<B .a b c <<C .b a c <<D .c a b<<【答案】B 【解析】【分析】根据a 、b 、c 算式特征构建函数()2ln xf x x =,通过求导确定函数单调性即可比较a 、b 、c 的大小关系.【详解】令()2ln x f x x =,则()42ln 0x x xx x f x '-==⇒=因此()2ln xf x x =在)∞+上单调递减,又因为ln 2ln 4(4)816a f ===,22ln e1=(e)e e b f ==,ln 612c f ===,因为4e >>>a b c <<.故选:B .【题型专练】1.(2022·四川省资阳中学高二期末(理))若ln212ln3,,29e a b c ===,则()A .b a c>>B .b c a>>C .a b c >>D .a c b>>【答案】A 【解析】【分析】令()ln xf x x=,利用导数说明函数的单调性,即可得到函数的最大值,再利用作差法判断a 、c ,即可得解;【详解】解:令()ln x f x x =,则()21ln xf x x-'=,所以当0e x <<时()0f x '>,当e x >时()0f x '<,所以()f x 在()0,e 上单调递增,在()e,+∞上单调递减,所以()()max ln e 1e e e f x f ===,所以1e ln22>又94ln22ln39ln 24ln 3ln 2ln 3ln 512ln 91029181818----===>所以ln22ln329>,即b a c >>.故选:A2.(2022·浙江台州·高二期末)设24ln 4e a -=,ln 22b =,c =,则()A .a b c <<B .b a c <<C .a c b<<D .b c a<<【答案】B 【解析】【分析】由题设22e ln2e 2a =,ln 44b =,ln 33c =,构造ln ()xf x x =并利用导数研究单调性,进而比较它们的大小.【详解】由题设,222e ln4ln 42e e 2a -==,ln 2ln 424b ==,ln 33c ==,令ln ()xf x x=且0x >,可得21ln ()x f x x -'=,所以()0f x '>有0e x <<,则(0,e)上()f x 递增;()0f x '<有e x >,则(e,)+∞上()f x 递减;又2e 43e 2>>>,故c a b >>.故选:B3.(2022·四川广安·模拟预测(理))在给出的(1ln 32)43ln 34<e (3)ee ππ>.三个不等式中,正确的个数为()A .0个B .1个C .2个D .3个【答案】C 【解析】【分析】根据题目特点,构造函数()ln x f x x =,则可根据函数()ln xf x x=的单调性解决问题.【详解】首先,我们来考察一下函数()ln xf x x=,则()21ln xf x x -'=,令()0,f x '>解得0e x <<,令()0,f x '<解得e x >,故()ln xf x x=在区间()0,e 上单调递增,在区间()e,+∞单调递减,所以,(1)ff <ln 3>,则正确;(2)()43e 3f f ⎛⎫< ⎪⎝⎭,即4343lne ln33e <,即43e ln 34⋅>,则错误;(3)()()πf e f >,即e e e e e e ππππππln ln ln ln ln ln >⇒>⇒>,所以,e e ππ>,则正确故选:C.4.(2022·四川资阳·高二期末(文))若ln 33a =,1eb =,3ln 28c =,则()A .b a c >>B .b c a >>C .c b a >>D .c a b>>【答案】A 【解析】【分析】设函数ln (),(0)xf x x x=>,求出其导数,判断函数的单调性,由此可判断出答案.【详解】设ln (),(0)x f x x x =>,则21ln ()xf x x -'=,当0e x <<时,()0f x '>,()f x 递增,当e x >时,()0f x '<,()f x 递减,当e x =时,函数取得最小值,由于e 38<<,故lne ln 3ln 8e 38>>,即b a c >>,故选:A5.(2022·山东日照·高二期末)π是圆周率,e 是自然对数的底数,在e 3,3e ,33,e e ,πe ,3π,π3,e π八个数中,最小的数是___________,最大的数是___________.【答案】e e π3【解析】【分析】分别利用指数函数的单调性,判断出底数同为3,e 以及π的数的大小关系,再由幂函数的单调性,找出最小的数,最后利用函数()ln xf x x=的单调性,判断出最大的数.【详解】显然八个数中最小的数是e e .函数3x y =是增函数,且e 3π<<,∴e 3π333<<;函数e x y =是增函数,且e 3π<<,e 3πe e e <<;函数πx y =是增函数,且e 3π<<,e 3ππ<;函数e y x =在()0,∞+是增函数,且e 3π<<,e e e e 3π<<,则八个数中最小的数是e e 函数πy x =在()0,∞+是增函数,且e 3<,ππe 3<,八个数中最大的数为3π或π3,构造函数()ln xf x x=,求导得()21ln xf x x -'=,当()e,x ∈+∞时()0f x '<,函数()f x 在()e,+∞是减函数,()()3πf f >,即ln 3ln π3π>,即πln 33ln π>,即π3ln 3ln π>,π33π∴>,则八个数中最大的数是π3.故答案为:e e ;π3.6.(2022·安徽省宣城中学高二期末)设24ln41,,e ea b c -===,,a b c 的大小关系为()A .a b c <<B .b a c<<C .a c b<<D .c a b<<【答案】D 【解析】【分析】设ln ()(0)xf x x x =>,利用导数求得()f x 的单调性和最值,化简可得2e 2a f ⎛⎫= ⎪⎝⎭,(e)b f =,(2)c f =,根据函数解析式,可得ln 4(4)(2)4f f ==且2e e 42<<,根据函数的单调性,分析比较,即可得答案.【详解】设ln ()(0)xf x x x=>,则221ln 1ln ()x xx x f x x x ⋅--'==,当(0,e)x ∈时,()0f x '>,则()f x 为单调递增函数,当(e,)x ∈+∞时,()0f x '<,则()f x 为单调递减函数,所以max 1()(e)ef x f ==,又222222e ln 4ln42(ln e e 2e e e 22ln 2)a f ⎛⎫-==-== ⎪⎝⎭,1(e)e b f ==,1ln 2(2)2c f ===,又2ln 4ln 2ln 2(4)(2)442f f ====,2e e 42<<,且()f x 在(e,)+∞上单调递减,所以2e (2)(4)2f f f ⎛⎫=< ⎪⎝⎭,所以b a c >>.故选:D7.(2022·黑龙江·大庆实验中学高二期末)已知实数a ,b ,c 满足ln ln ln 0e a a b cb c==-<,则a ,b ,c 的大小关系为()A .b c a <<B .c b a<<C .a b c<<D .b a c<<【答案】C 【解析】【分析】判断出01,01,1a b c <<<<>,构造函数ln (),(0)xf x x x=>,判断01x <<时的单调性,利用其单调性即可比较出a,b 的大小,即可得答案.【详解】由ln ln ln 0e a a b cb c==-<,得01,01,1a b c <<<<>,设ln (),(0)x f x x x =>,则21ln ()xf x x -'=,当01x <<时,()0f x '>,()f x 单调递增,因为01a <<,所以e 1>>a a ,所以ln ln e a aa a>,故()()ln ln ln e =>∴>a a b a f b f a b a ,则b a >,即有01a b c <<<<,故a b c <<.故选:C.题型二:利用常见不等式关系比较大小1、常见的指数放缩:)1();0(1=≥=+≥x ex e x x e xx证明:设()1--=x e x f x,所以()1-='xe xf ,所以当()0,∞-∈x 时,()0<'x f ,所以()x f 为减函数,当当()+∞∈,0x 时,()0>'x f ,所以()x f 为增函数,所以当0=x 时,()x f 取得最小值为()00=f ,所以()0≥x f ,即1+≥x e x2.常见的对数放缩:)(ln );1(1ln 11e x exx x x x x =≤=-≤≤-3.常见三角函数的放缩:x x x x tan sin ,2,0<<⎪⎭⎫⎝⎛∈π【例1】(2022·湖北武汉·高二期末)设4104a =,ln1.04b =,0.04e 1c =-,则下列关系正确的是()A .a b c >>B .b a c >>C .c a b >>D .c b a>>【答案】D 【解析】【分析】分别令()()e 10xf x x x =-->、()()()ln 10g x x x x =+->、()()()ln 101xh x x x x=+->+,利用导数可求得()0f x >,()0g x <,()0h x >,由此可得大小关系.【详解】令()()e 10xf x x x =-->,则()e 10x f x '=->,()f x ∴在()0,∞+上单调递增,()()00f x f ∴>=,即1x e x ->,则0.04e 10.04->;令()()()ln 10g x x x x =+->,则()11011x g x x x'=-=-<++,()g x ∴在()0,∞+上单调递减,()()00g x g ∴<=,即()ln 1x x +<,则ln1.040.04<;0.04e 1ln1.04∴->,即c b >;令()()()ln 101x h x x x x=+->+,则()()()22110111x h x x x x '=-=>+++,()h x ∴在()0,∞+上的单调递增,()()00h x h ∴>=,即()ln 11xx x+>+,则0.044ln1.04 1.04104>=,即b a >;综上所述:c b a >>.故选:D.【点睛】关键点点睛:本题解题关键是能够通过构造函数的方式,将问题转化为函数值的大小关系的比较问题,通过导数求得函数的单调性后,即可得到函数值的大小.【例2】(2022·山东菏泽·高二期末)已知910a =,19eb -=,101ln 11c =+,则a ,b ,c 的大小关系为()A .a b c <<B .b a c<<C .c b a <<D .c a b<<【答案】B【解析】【分析】首先设()e 1x f x x =--,利用导数得到()e 10xx x >+≠,从而得到11b a>,设()ln 1g x x x =-+,利用导数得到()ln 11x x x <-≠,从而得到111ln 1010<和c a >,即可得到答案.【详解】解:设()e 1x f x x =--,()e 1xf x '=-,令()0f x ¢=,解得0x =.(),0x ∈-∞,()0f x ¢<,()f x 单调递减,()0,x ∞∈+,()0f x ¢>,()f x 单调递增.所以()()00f x f ≥=,即e 10x x --≥,当且仅当0x =时取等号.所以()e 10xx x >+≠.又1911101e 199b a=>+==,0,0a b >>,故11b a >,所以b a <;设()ln 1g x x x =-+,()111xg x x x-'=-=,令()0g x ¢=,解得1x =.()0,1∈x ,()0g x ¢>,()g x 单调递增,()1,x ∈+∞,()0g x ¢<,()g x 单调递减.所以()()10g x g ≤=,即ln 10x x -+≤,当且仅当1x =时取等号.所以()ln 11x x x <-≠,故11111ln 1101010<-=,又1011011lnln ln ln1011101110c a -=+>+==,所以c a >,故b a c <<.故选:B.【例3】(2022·四川凉山·高二期末(文))已知0.01e a =, 1.01b =,1001ln 101c =-,则().A .c a b >>B .a c b>>C .a b c>>D .b a c>>【答案】C 【解析】【分析】构造函数()e 1x f x x =--,由导数确定单调性,进而即得.【详解】设()e 1x f x x =--,则e ()10x f x '=->,在0x >时恒成立,所以()f x 在(0,)+∞上是增函数,所以e 1(0)0x x f -->=,即e 1x x >+,0x >,∴0.01e 1.01>,又ln1.010>,∴ln1.01e 1ln1.01>+,即1001.011ln 101>-,所以a b c >>.故选:C .【例4】(2022·四川绵阳·高二期末(理))若8ln 7a =,18=b ,7ln 6c =,则()A .a c b <<B .c a b<<C .c b a <<D .b a c<<【答案】D 【解析】【分析】构造函数()1ln 1f x x x=+-,其中1x >,利用导数分析函数()f x 的单调性,可比较得出a 、b 的大小关系,利用对数函数的单调性可得出c 、a 的大小关系,即可得出结论.【详解】构造函数()1ln 1f x x x=+-,其中1x >,则()221110x f x x x x -'=-=>,所以,函数()f x 在()1,+∞上为增函数,故()()10f x f >=,则88781ln 1ln 077878f ⎛⎫=+-=-> ⎪⎝⎭,即a b >,78lnln 67> ,因此,b a c <<.故选:D.【例5】(2022·全国·高考真题(理))已知3111,cos ,4sin 3244a b c ===,则()A .c b a >>B .b a c>>C .a b c >>D .a c b>>【答案】A 【解析】【分析】由14tan 4c b =结合三角函数的性质可得c b >;构造函数21()cos 1,(0,)2f x x x x =+-∈+∞,利用导数可得b a >,即可得解.【详解】因为14tan 4c b =,因为当π0,,sin tan 2x x x x ⎛⎫∈<< ⎪⎝⎭所以11tan44>,即1cb >,所以c b >;设21()cos 1,(0,)2f x x x x =+-∈+∞,()sin 0f x x x '=-+>,所以()f x 在(0,)+∞单调递增,则1(0)=04f f ⎛⎫> ⎪⎝⎭,所以131cos 0432->,所以b a >,所以c b a >>,故选:A 【题型专练】1.(2022·福建·莆田一中高二期末)设ln1.01a =, 1.0130e b =,1101c =,则()A .a b c <<B .a c b <<C .c b a <<D .c a b<<【答案】D 【解析】【分析】构造函数()ln 1f x x x =-+(0x >),证明ln 1≤-x x ,令 1.01x =,排除选项A,B,再比较,a b 大小,即得解.【详解】解:构造函数()ln 1f x x x =-+(0x >),()10f =,()111xf x x x-'=-=,所以()f x 在()0,1上()0f x '>,()f x 单调递增,()f x 在()1,+∞上()0f x '<,()f x 单调递减,所以max ()(1)0,ln 10,ln 1f x f x x x x ==∴-+≤∴≤-,令 1.01x =,则 ln a x =,30e x b =,11c x=-,考虑到ln 1≤-x x ,可得11ln 1x x ≤-,1ln 1x x -≥-等号当且仅当 1x =时取到,故 1.01x =时a c >,排除选项A ,B.下面比较,a b 大小,由ln 1≤-x x 得 1.01ln1.01 1.0130e<<,故b a >,所以c a b <<.故选:D.2.(2022·吉林·长春市第二中学高二期末)已知1cos 5a =,4950b =,15sin 5=c ,则()A .b a c >>B .c b a >>C .b c a >>D .c a b>>【答案】D 【解析】【分析】构造函数21()cos 12f x x x =+-,利用导数求解函数()f x 的单调性,利用单调性进行求解.【详解】解:设21()cos 1,(01)2f x x x x =+-<<,则()sin f x x x '=-,设()sin ,(01)g x x x x =-<<,则()1cos 0g x x '=->,故()g x 在区间(0,1)上单调递增,即()(0)0g x g >=,即()0f x '>,故()f x 在区间(0,1)上单调递增,所以1(0)05f f ⎛⎫>= ⎪⎝⎭,可得149cos 550>,故a b >,利用三角函数线可得0,2x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,tan x x >,所以11tan 55>,即1sin1515cos 5>,所以115sincos 55>,故c a >综上,c a b >>故选:D.3(2022·湖北武汉·高二期末)设4104a =,ln1.04b =,0.04e 1c =-,则下列关系正确的是()A .a b c >>B .b a c >>C .c a b >>D .c b a>>【答案】D 【解析】【分析】分别令()()e 10xf x x x =-->、()()()ln 10g x x x x =+->、()()()ln 101xh x x x x=+->+,利用导数可求得()0f x >,()0g x <,()0h x >,由此可得大小关系.【详解】令()()e 10xf x x x =-->,则()e 10x f x '=->,()f x ∴在()0,∞+上单调递增,()()00f x f ∴>=,即1x e x ->,则0.04e 10.04->;令()()()ln 10g x x x x =+->,则()11011x g x x x'=-=-<++,()g x ∴在()0,∞+上单调递减,()()00g x g ∴<=,即()ln 1x x +<,则ln1.040.04<;0.04e 1ln1.04∴->,即c b >;令()()()ln 101x h x x x x =+->+,则()()()22110111x h x x x x '=-=>+++,()h x ∴在()0,∞+上的单调递增,()()00h x h ∴>=,即()ln 11xx x+>+,则0.044ln1.04 1.04104>=,即b a >;综上所述:c b a >>.故选:D.题型三:构造其它函数比大小(研究给出数据结构,合理构造函数)【例1】(2022·河南河南·高二期末(理))已知1ln 22a a -=,1ln 33b b -=,e ln e cc -=,其中12a ≠,13b ≠,e c ≠,则a ,b ,c 的大小关系为().A .c a b <<B .c b a<<C .a b c<<D .a c b<<【答案】A 【解析】【分析】构造函数()()ln 0f x x x x =->,并求()f x ',利用函数()f x 的图象去比较a b c 、、三者之间的大小顺序即可解决.【详解】将题目中等式整理,得11ln ln 22a a -=-,11ln ln 33b b -=-,ln e ln e c c -=-,构造函数()()ln 0f x x x x =->,()111x f x x x-'=-=,令()0f x '=,得1x =,所以()f x 在()0,1上单调递减,在()1,+∞上单调递增,函数()f x 的大致图象如图所示.因为()12f a f ⎛⎫= ⎪⎝⎭,()13f b f ⎛⎫= ⎪⎝⎭,()()e f c f =,且12a ≠,13b ≠,e c ≠,则由图可知1b a >>,01c <<,所以c a b <<.故选:A .【例2】(2022·重庆市万州第二高级中学高二阶段练习)设 1.01e a =,3eb =,ln 3c =,其中e 为自然对数的底数,则a ,b ,c 的大小关系是()A .b a c >>B .c a b>>C .a c b>>D .a b c>>【答案】D 【解析】【分析】可判断 1.012e a =>,e32b =<,ln 32c =<,再令()ln exf x x =-,[e x ∈,)∞+,求导判断函数的单调性,从而比较大小.【详解】解: 1.012e a =>,e 32b =<,ln 32c =<,令()ln exf x x =-,[e x ∈,)∞+,11()0e e e x f x x x-'=-=<,故()f x 在[e ,)∞+上是减函数,故()()e 3f f <,即3ln 30e-<,故 1.013l e e n 3<<,即c b a <<,故选:D .【例3】(2022·全国·高三专题练习)已知ln 32a =,1e 1b =-,ln 43c =,则a ,b ,c 的大小关系是()A .b a c >>B .b c a >>C .c a b >>D .c b a>>【答案】A 【解析】【分析】根据给定条件构造函数ln ()e)1xf x x x =≥-,再探讨其单调性并借助单调性判断作答.【详解】令函数ln ()(e)1x f x x x =≥-,求导得()211ln ()1x x f x x --'=-,令()11ln g x x x =--,则()210,(e)xg x x x -'=<≥,故()11ln g x x x =--,(e)x ≥单调递减,又()111ln101g =--=,故()0,(e)g x x <≥,即()0,(e)f x x '<≥,而e 34<<,则(e)(3)(4)f f f >>,即1ln 3ln 4e 123>>-,所以b a c >>,故选:A【例4】(山东省淄博市2021-2022学年高二下学期期末数学试题)设110a =,ln1.1b =,910ec -=,则()A .a b c <<B .c a b <<C .b c a <<D .b a c<<【答案】D 【解析】【分析】利用指数函数的性质可比较,a c 的大小,再构造函数()ln(1)f x x x =-+,利用导数判断函数的单调性,再利用其单调性可比较出,a b ,从而可比较出三个数的大小【详解】因为e x y =在R 上为增函数,且9110-<-,所以9110e e --<,因为11e 10-<,所以9101e 10-<,即a c <,令()ln(1)f x x x =-+(0x >),得1()1011xf x x x'=-=>++,所以()f x 在(0,)+∞上递增,所以()(0)0f x f >=,所以ln(1)x x >+,令0.1x =,则0.1ln1.1>,即1ln1.110>,即a b >,所以b a c <<,故选:D【例5】(2022·四川南充·高二期末(理))设0.010.01e a =,199b =,ln 0.99c =-,则()A .c a b <<B .c b a <<C .a b c <<D .a c b<<【答案】A 【解析】【分析】根据给定数的特征,构造对应的函数,借助导数探讨单调性比较函数值大小作答.【详解】令函数e ,,ln(1)1xxy x t u x x===---,1)x ∈,显然0,0y t >>,则ln ln ln [ln ln(1)]ln(1)y t x x x x x x -=+---=+-,令()ln(1)f x x x =+-,1)x ∈-,求导得1()1011x f x x x '=+=<--,即()f x 在1)-上单调递减,1)x ∀∈,()(0)0f x f <=,即ln ln y t y t <⇔<,因此当1)x ∈时,e 1xx x x<-,取0.01x =,则有0.010.0110.01e10.0199a b =<==-,令()e ln(1)xg x y u x x =-=+-,1)x ∈-,21(1)e 1()(1)e 11x xx g x x x x -+'=++=--,令2()(1)e 1x h x x =-+,1)x ∈,2()(21)e 0x h x x x '=+-<,()h x在1)-上单调递减,1)x ∀∈,()(0)0h x h <=,有()0g x '>,则()g x 在1)上单调递增,1)x ∀∈,()(0)0g x g >=,因此当1)x ∈时,e ln(1)x x x >--,取0.01x =,则有0.010.01e ln(10.01)ln 0.99a c =>--=-=,所以c a b <<.故选:A 【点睛】思路点睛:涉及某些数或式大小比较,探求它们的共同特性,构造符合条件的函数,利用函数的单调性求解即可.【例6】(2022·全国·高三专题练习)已知0.3πa =,20.9πb =,sin 0.1c =,则a ,b ,c 的大小关系正确的是()A .a b c >>B .c a b>>C .a c b>>D .b a c>>【答案】B 【解析】【分析】作差法比较出a b >,构造函数,利用函数单调性比较出c a >,从而得出c a b >>.【详解】2220.30.90.3π0.90.330.90ππππa b -⨯--=-=>=,所以0a b ->,故a b >,又()πsin 3f x x x =-,则()πcos 3f x x '=-在π0,6x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭上单调递减,又()0π30f '=->,π306f ⎛⎫'=-< ⎪⎝⎭,所以存在0π0,6x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,使得()00f x '=,且在()00,x x ∈时,()0f x '>,在0π,6x x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,()0f x '<,即()πsin 3f x x x =-在()00,x x ∈上单调递增,在0π,6x x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭单调递减,且ππ30124f ⎛⎫'=-> ⎪⎝⎭,所以0π12x >,又因为()00f =,所以当()00,x x ∈时,()πsin 30f x x x =->,其中因为1π1012<,所以()010,10x ∈,所以1πsin 0.10.3010f ⎛⎫=-> ⎪⎝⎭,故sin 0.10.3π>,即c a b >>.故选:B【例7】(2022·河南洛阳·三模(理))已知108a =,99b =,810c =,则a ,b ,c 的大小关系为()A .b c a >>B .b a c >>C .a c b >>D .a b c>>【答案】D 【解析】【分析】构造函数()()18ln f x x x =-,8x ≥,求其单调性,从而判断a ,b ,c 的大小关系.【详解】构造()()18ln f x x x =-,8x ≥,()18ln 1f x x x+'=--,()18ln 1f x x x+'=--在[)8,+∞时为减函数,且()295558ln 81ln 8ln e 204444f =-+-=-<-=-<',所以()18ln 10f x x x=-+-<'在[)8,+∞恒成立,故()()18ln f x x x =-在[)8,+∞上单调递减,所以()()()8910f f f >>,即10ln89ln 98ln10>>,所以10988910>>,即a b c >>.故选:D 【点睛】对于指数式,对数式比较大小问题,通常方法是结合函数单调性及中间值比较大小,稍复杂的可能需要构造函数进行比较大小,要结合题目特征,构造合适的函数,通过导函数研究其单调性,比较出大小.【例8】(2022·河南·模拟预测(理))若0.2e a =,b =ln 3.2c =,则a ,b ,c 的大小关系为()A .a b c >>B .a c b >>C .b a c >>D .c b a>>【答案】B 【解析】构造函数()()e 10xf x x x =-->,利用导数可得0.2e 1.2b a >>=,进而可得 1.2e 3.2>,可得a c >,再利用函数()()21ln 1x g x x x -=-+,可得ln 3.2 1.1>,即得.【详解】令()()e 10xf x x x =-->,则()e 10x f x '=->,∴()f x 在()0,∞+上单调递增,∴0.20.21 1.2e a b >+=>=,0.2 1.21.e ln 2e a >==,ln 3.2c =,∵()()()6551.262.7387.4,3.2335.5e e >≈≈=,∴ 1.2e 3.2>,故a c >,设()()21ln 1x g x x x -=-+,则()()()()()22221211011x xx g x x x x x +--=-=≥++',所以函数在()0,∞+上单调递增,由()10g =,所以1x >时,()0g x >,即()21ln 1x x x ->+,∴()()22121.6155ln 3.2ln 2ln1.611 1.1211.613950--=+>+=>=++,又1 1.2 1.21,1 1.1b <<<<,∴ 1.1c b >>,故a c b >>.故选:B.【点睛】本题解题关键是构造了两个不等式()e 10xx x >+>与()21ln (1)1x x x x ->>+进行放缩,需要学生对一些重要不等式的积累.【题型专练】1(2022·山东烟台·高二期末)设a =0.9,b =9ln e10c ⎛⎫= ⎪⎝⎭,则a ,b ,c 的大小关系为()A .b c a >>B .b a c >>C .c b a >>D .c a b>>【答案】B【分析】构造函数()ln 1f x x x =--,()g x x =-.【详解】令()ln 1f x x x =--,因为11()1x f x x x'-=-=所以,当01x <<时,()0f x '<,()f x 单调递减,所以(0.9)0.9ln 0.91(1)0f f =-->=,即90.9ln 0.91ln(e)10>+=,a c >;令()g x x =()1g x '=-所以,当114x <<时,()0g x '>,()g x 单调递增,所以(0.9)(1)g g <,即0.90<,0.9a b <.综上,c a b <<.故选:B2.(2022·山东青岛·高二期末)已知ln 3a π=,2b =,1sin 0.042c ⎫=-⎪⎪⎭,则a ,b ,c 的大小关系是()A .c b a >>B .a b c>>C .b a c>>D .a c b>>【答案】C 【解析】【分析】构造函数得出,a b 大小,又0c <即得出结论.【详解】构造函数()()()2ln 212ln 1f x x x x x =--=-+,则a b f -=,()1210f x x ⎛⎫'=-< ⎪⎝⎭在()1,+∞上恒成立,则()y f x =在()1,+∞上单调递减,故()10a b f f -=<=,则0b a >>,()π103x x =+>,则()π30121100433.x .-+-=>=,由对于函数()πsin 02g x x x x ⎛⎫=<< ⎪⎝⎭-,()πcos 1002g x x ,x ⎛⎫'=<<< ⎪⎝⎭-恒成立,所以,()()sin 00g x x x g =<=-即sin x x <在π0,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上恒成立.所以,1sin0.04sin sin 02x x x ⎫<=<-<⎪⎭(注:004009020305.x .,...<<<<)所以,b a c >>故选:C3.(2022·湖北襄阳·高二期末)设253e 4a =,342e 5b =,35c =,则()A .b c a <<B .a b c <<C .c b a<<D .c a b<<【答案】C 【解析】【分析】根据式子结构,构造函数()()e ,01xf x x x=<<,利用导数判断单调性,得到2354f f ⎛⎫⎛⎫> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,即可判断出a b >.记()()e 2,01xg x x x =-<<,推理判断出b c >.【详解】24452533e23e 542e e 534a b ==.记()()e ,01x f x x x =<<,则()()2e 10x xf x x -'=<,所以()e xf x x =在()0,1上单调递减.所以2354f f ⎛⎫⎛⎫> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以a b >.433422e e 5325354b c ⎛⎫-= ⎪⨯⎝--⎭=.记()()e 2,01x g x x x =-<<,则()e 2xg x '=-.所以在()0,ln 2x ∈上,()0g x '<,则()g x 单调递减;在()ln 2,1x ∈上,()0g x '>,则()g x 单调递增;所以()()()ln 2min ln 2e 2ln 221ln 20g x g ==-⨯=->,所以()min 304g g x ⎛⎫>> ⎪⎝⎭,即3422e 0534b c ⨯⎛⎫-> ⎪⎝⎭=-.所以b c >.综上所述:c b a <<.故选:C4.(2022·福建宁德·高二期末)已知a ,R b ∈,且221a b >>,则()A .ln ln a b a b -<-e eB .ln ln b a a b <C .e a b ba->D .sin sin 1a ba b-<-【答案】D 【解析】【分析】由题设有0a b >>,分别构造e ln x y x =-、ln xy x=、e x y x =、sin y x x =-,利用导数研究在,()0x ∈+∞上的单调性,进而判断各项的正误.【详解】由221a b >>,即0a b >>,A :若e ln x y x =-且,()0x ∈+∞,则1e xy x'=-,故12|20x y ='=-<,1|e 10x y ='=->,即y '在1(,1)2上存在零点且y '在(0,)+∞上递增,所以y 在(0,)+∞上不单调,则e ln e ln a b a b -<-不一定成立,排除;B :若ln x y x =且,()0x ∈+∞,则21ln xy x -'=,所以(0,e)上0y '>,y 递增;(e,)+∞上0y '<,y 递减;故y 在(0,)+∞上不单调,则ln ln a ba b<不一定成立,排除;C :若e x y x =且,()0x ∈+∞,则e (1)0x y x '=+>,即y 在(0,)+∞上递增,所以e e a b a b >,即e a b ba-<,排除;D :若sin y x x =-且,()0x ∈+∞,则1cos 0y x '=-≥,即y 在(0,)+∞上递增,所以sin sin a a b b ->-,即sin sin 1a ba b-<-,正确.故选:D5.(2022·贵州贵阳·高二期末(理))设 1.01e a =,3eb =,ln3c =,则a ,b ,c 的大小关系是()A .b a c >>B .c a b>>C .a c b >>D .a b c>>【答案】D 【解析】【分析】分析可得2a >,(1,2)b ∈,(1,2)c ∈,令()ln ,[e,)e xf x x x =-∈+∞,利用导数可得()f x 的单调性,根据函数单调性,可比较ln 3和3e的大小,即可得答案.【详解】由题意得 1.011e e 2a =>>,3(2e 1,)b =∈,ln 3(1,2)c =∈,令()ln ,[e,)exf x x x =-∈+∞,则11e ()0e ex f x x x -'=-=≤,所以()f x 在[e,)+∞为减函数,所以(3)(e)f f <,即3eln 3ln e 0e e-<-=,所以3ln 3e<,则 1.013e ln 3e >>,即a b c >>.故选:D6.(2022·重庆南开中学高二期末)已知6ln1.25a =,0.20.2e b =,13c =,则()A .a b c <<B .c b a <<C .c a b <<D .a c b<<【答案】A 【解析】【分析】0.20.20.20.2e e ln e b ==,令()ln f x x x =,利用导数求出函数()f x 的单调区间,令()e 1xg x x =--,利用导数求出函数()g x 的单调区间,从而可得出0.2e 和1.2的大小,从而可得出,a b 的大小关系,将,b c 两边同时取对数,然后作差,从而可得出,b c 的大小关系,即可得出结论.【详解】解:0.20.20.20.2e e ln e b ==,6ln1.2 1.2ln1.25a ==,令()ln f x x x =,则()ln 1f x x '=+,当10ex <<时,()0f x '<,当1e x >时,()0f x '>,所以函数()f x 在10,e ⎛⎫ ⎪⎝⎭上递减,在1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上递增,令()e 1xg x x =--,则()e 1x g x '=-,当0x <时,()0g x '<,当0x >时,()0g x '>,所以函数()g x 在(),0∞-上递减,在()0,∞+上递增,所以()()0.200g g >=,即0.21e10.2 1.2e>+=>,所以()()0.2e 1.2f f >,即0.20.2e e 1.22ln ln1.>,所以b a >,由0.20.2e b =,得()0.211ln ln 0.2e ln 55b ==+,由13c =,得1ln ln 3c =,11151ln ln ln ln ln 35535c b -=--=-,因为55625510e 3243⨯⎛⎫=>> ⎪⎝⎭,所以155e 3>,所以51ln 35>,所以ln ln 0c b ->,即ln ln c b >,所以c b >,综上所述a b c <<.故选:A.【点睛】本题考查了比较大小的问题,考查了同构的思想,考查了利用导数求函数的单调区间,解决本题的关键在于构造函数,有一定的难度.7.(2022·湖北恩施·高二期末多选)已知212ln 204a a -=>,22122ln 0eb b --=>,221ln 303c c -=>,则()A .c b <B .b a<C .c a<D .b c<【答案】AC 【解析】【分析】根据题意可将式子变形为2211ln ln 44a a -=-,222211ln ln e e b b -=-,2211ln ln 33c c -=-,构造函数()ln f x x x =-,利用导数求解函数()f x 的单调性,即可求解.【详解】解:由题意知,211,1,23a b c >>>,对三个式子变形可得2211ln ln 44a a -=-,222211ln ln e eb b -=-,2211ln ln 33c c -=-,设函数()ln f x x x =-,则()111x f x x x-'=-=.由()0f x ¢>,得1x >;由()0f x <,得01x <<,则()f x 在()0,1上单调递减,在()1,+∞上单调递增,因为211101e 43<<<<,所以222b a c >>,所以c a b <<.故选:AC.8.(2022·安徽·歙县教研室高二期末)已知01x y z ∈、、(,),且满足2e 2e x x =,3e 3e y y =,4e 4e z z =,则()A .x y z <<B .x z y<<C .z y x<<D .z x y<<【答案】C 【解析】【分析】先对已知条件取对数后得到ln ln22x x -=-,ln ln33y y -=-,ln ln44z z -=-.根据式子结构,构造函数()ln m x x x =-,利用导数判断单调性,比较大小.【详解】由2e 2e x x =得2ln ln2,x x +=+即ln ln22x x -=-.同理得:ln ln33y y -=-,ln ln44z z -=-.令()ln ,m x x x =-则()111xm x x x-=-='.故()m x 在()0,1上单调递增,1∞+(,)上单调递减.所以z y x <<.故选:C.。
第41天:导数中的构造函数(换元法上)

2017.2.10导数的把关题整体换元法导数中的双变量()()()12112212,,,对于多元函数,我们称为双变量一般来说,我们无法对其进行求导数,我们可以采用“先转换后构造”的解题策略整体换元除形:同变f x x x x x f x f x x f t ⇒⇒⎛⎫⎪⎝⎭例1121212120,ln ln 证明:x x x x x x x x -∀>><+-先转换后构造()()()()()()()1212121212121212121122220,ln ln ln ln ,ln ln 1ln11ln 1111ln 0,1+1110等价证明等价证明要证明,其证中在整,换,体毕元x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x t t t t t t g t t g t g t t t t g t g -∀>><+--⇒><-+-⇒<+-⇒<>+-+'=-=>∞↑++>=例2()()()()(),2【2013陕西理】函数,比大小:与xf x e a b f a f b f b f a b a=∀<+--先转换后构造()()()()()()()122112212112211221212121212211,22,,2ln ln 2ln ln 2ln ln 2ln ln 21ln 1整体换元同除变形,比大小:与与等比大小比较与整体换大小作差判正负,价元断xa b b a a bf a f b f b f a f x e a b b ae e e e b ax x x x e x e x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x +-=∀<-+-⇒-+-⇒==--⎡⎤+-+⇒-=--⎢⎥--+⎣⎦⎛⎫- ⎪⎝⎭⇒-+()()()()()()()()()()2221ln 1211ln ,1,0,1+1011在,,:证毕t t t t t g t t t g t g t g t g t t t --+--'=->=>∞↑>=++。
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【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 , F ' (x ) < 0 , F (x ) 在(-∞,0) 上单调递减.∵ f (x ) 为偶函数, x 为奇函数, 所以 F (x ) 为奇函数, ∴ F (x ) 在 (0,+∞) 上也单调递减. 根据 f (-4) = 0 可得F (-4) = 0 ,根据函数的单调性、奇偶性可得函数图像,根据图像可知 xf (x ) > 0 的解 集为(-∞,-4) ⋃ (0,4) .❀❀❀思路点拨:出现“ + ”形式,优先构造 F (x ) = xf (x ) ,然后利用函数的单调性、奇偶性和数形结合求解即可.导数小题中构造函数的技巧函数与方程思想、转化与化归思想是高中数学思想中比较重要的两大思想, 而构造函数的解题思路恰好是这两种思想的良好体现,尤其是在导数题型中,下面我就导数小题中构造函数的技巧和大家进行分享和交流。
(一)利用 f (x ) 进行抽象函数构造1、利用 f (x ) 与 x 构造;常用构造形式有 xf (x ), f (x ) ;这类形式是对u ⋅ v , u型函x v数导数计算的推广及应用,我们对u ⋅ v , u的导函数观察可得知, u ⋅ v 型导函数中v体现的是“ + ”法, uv型导函数中体现的是“ ”法,由此,我们可以猜测,当导函数形式出现的是“ + ”法形式时,优先考虑构造u ⋅ v 型,当导函数形式出现的是“-”法形式时,优先考虑构造 u,我们根据得出的“优先”原则,看一看v例 1,例 2.【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 的解集为【例 2 】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xn 出现 xf ' (x ) - nf (x ) 形式,构造函数 F (x ) =f (x ). 结论:出现nf (x ) + xf ' (x ) 形式,构造函数 F (x ) = x n f (x ) ; ; xf ' (x ) - nf (x ) x n +1 f ' (x ) ⋅ x n - nx n -1 f (x ) = x 2n ',F (x ) = f (x ) x n F (x ) = F (x ) = x n f (x ) , F ' (x ) = nx n -1 f (x ) + x n f (x ) = x n -1[nf (x ) + f ' (x )] ; x n然 后 利 用F (x ) = f (x ) ❀❀❀思路点拨:满足“ xf ' (x ) - nf (x ) ”形式,优先构造 函数的单调性、奇偶性和数形结合求解即可.xf (x ), f (x )是比较简单常见的 f (x ) 与 x 之间的函数关系式,如果碰见复杂的,x不易想的我们该如何处理,由此我们可以思考形如此类函数的一般形式.我们根据得出的结论去解决例 3 题【例 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, 2 f (x ) > xf ' (x ) ,则使得 f (x ) > 0 成立的 x 的取值范围是xf ' (x ) - f (x ) > 0 ,可以推出 x < 0 , F ' (x ) > 0 , F (x ) 在(-∞,0) 上单调递增.∵ f (x ) 为偶函数, x 为奇函数,所以 F (x ) 为奇函数,∴ F (x ) 在(0,+∞) 上也单调递减.根据f (1) = 0 可得 F (1) = 0 ,根据函数的单调性、奇偶性可得函数图像,根据图像可知 f (x ) > 0 的解集为(-∞,-1) ⋃(1,+∞) .f '(x ) ⋅ x - f (x ) , 当 x < 0 时 , x 2', 则 F (x ) = f (x ) x 【 解 析 】 构 造 F (x ) = 然后利用函数的单调F (x ) = f (x ) x❀❀❀思路点拨:出现“ ”形式,优先构造 性、奇偶性和数形结合求解即可.【 解 析 】 构 造 F (x ) = xf (2x ) , 则 F ' (x ) = 2xf ' (x ) + f (2x ) , 当 x < 0 时 , F ' (x ) = 2xf ' (x ) + f (2x ) < 0 ,可以推出 x < 0 , F ' (x ) < 0 , F (x ) 在(-∞,0) 上单调递减.∵ f (x ) 为奇函数, x 为奇函数,所以 F (x ) 为偶函数,∴ F (x ) 在(0,+∞) 上单调递增. 根据 f (-2) = 0 可得 F (-1) = 0 ,根据函数的单调性、奇偶性可得函数图像,根据图像可知 xf (2x ) < 0 的解集为(-1,0) ⋃ (0,1) .❀❀❀思路点拨:满足“ xf ' (x ) + nf (x ) ”形式,优先构造 F (x ) = xf (2x ) ,然后利用函数的单调性、奇偶性和数形结合求解即可.注意 f (-2) = 0 和 F (x ) 的转化.【变式提升】设函数 f (x ) 满足 x 3f '(x ) + 3x 2f (x ) = 1+ ln x ,且 f (则 x > 0 时, f (x ) ( ) A 、有极大值,无极小值 B 、有极小值,无极大值 C 、既有极大值又有极小值D 、既无极大值也无极小值e ) = 1, 2e且 f (-2) = 0 ,则不等式 xf (2x ) < 0 的解集为.【例 4】设 f (x ) 是定义在 R 上的奇函数,在(-∞,0) 上有2xf ' (2x ) + f (2x ) < 0 , 然后利用积分、函数的性质求解即可. x n ❀❀❀思路点拨:满足“ xf ' (x ) + nf (x ) ”形式,为n = 3 时情况,优先构造 F (x ) = f (x ) ,xf ' (x ) - 2 f (x ) < 0 ,可以推出 x > 0 ,F ' (x ) < 0 ,F (x ) 在(0,+∞) 上单调递减.∵ f (x ) 为偶函数, x 2 为偶函数,所以 F (x ) 为偶函数,∴ F (x ) 在(-∞,0) 上单调递增.根据f (-1) = 0 可得 F (-1) = 0 ,根据函数的单调性、奇偶性可得函数图像,根据图像可知 f (x ) > 0 的解集为(-1,0)⋃(0,1) .f '(x ) ⋅ x - 2 f (x ) , 当 x > 0 时 , x 3', 则 F (x ) =f (x ) x 2 【 解 析 】 构 造 F (x ) =函数 f ' (x ) 满足 f ' (x ) < f (x ) ,则 F ' (x ) < 0 , F (x ) 在 R 上单调递减,根据单调性可知 选 D.,导 f ' (x ) - f (x ) e xe xf ' (x ) - e x f (x ) = e 2 x '形式,则 F (x ) = f (x ) e x 【解析】构造 F (x ) = (2) 利用 f (x ) 与e x构造;f (x ) 与 e x构造, 一方面是对 u ⋅ v , u v函数形式的考察, 另外一方面是对 (e x ) = e x 的考察.所以对于 f (x ) ± f ' (x ) 类型,我们可以等同xf (x ), f (x ) 的类型处 x理,“ + ”法优先考虑构造 F (x ) = f (x ) ⋅ e x ,“ ”法优先考虑构造 F (x ) = f (x )ex .【例 5】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 2 f (0), f (2014) > e 2014 f (0)B 、 f (2) < e 2 f (0), f (2014) > e 2014 f (0)C 、 f (2) > e 2 f (0), f (2014) < e 2014 f (0)D 、 f (2) < e 2 f (0), f (2014) < e 2014 f (0)❀❀❀思路点拨:满足“ f '(x ) - f (x ) < 0 ”形式,优先构造 F (x ) = 函数的单调性和数形结合求解即可.注意选项的转化.f (x ) ,然后利用ex同样e x f (x ), f (x )是比较简单常见的 f (x ) 与e x 之间的函数关系式,如果碰e x见复杂的,我们是否也能找出此类函数的一般形式呢?我们根据得出的结论去解决例 6 题.enx 2、出现 f ' (x ) - nf (x ) 形式,构造函数 F (x ) =f (x ). 结论:1、出现 f ' (x ) + nf (x ) 形式,构造函数 F (x ) = e nx f (x ) ;; f ' (x )e nx - ne nx f (x ) = [ f ' (x ) - nf (x )] e 2nxe nx , 'F (x ) = f (x ) e nx F (x ) = F (x ) = e nx f (x ) , F ' (x ) = n ⋅ e nx f (x ) + e nx f ' (x ) = e nx [ f ' (x ) + nf (x )] ;e2 x f (0) = 1,则 F (0) = 1 , f (x ) > e 2 x ⇔f (x )> 1 ⇔ F (x ) > F (0) ,根据单调性得 x > 0 . 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 ' (x ) - 2 f (x ) e 2 xe 2 xf ' (x ) - 2e 2 x f (x ) = e 4 x '形式,则 F (x ) =f (x ) e 2 x 【解析】构造 F (x ) =【例 7】已知函数 f ( x ) 在 R 上可导,其导函数为 f '( x ) ,若 f ( x ) 满足: e 2 xe2 x❀❀❀思路点拨:利用通式构造函数时考虑- 4 如何转化.构造函数 F (x ) = f (x ) - 2函数 f ' (x ) 满足(x -1)[ f ' (x ) - f (x )] > 0 ,则 x ≥ 1时 F ' (x ) ≥ 0 , F (x ) 在[1,+∞) 上单调递增 . 当 x < 1 时 F ' (x ) < 0 , F (x ) 在 (-∞,1] 上 单 调 递 减 . 又 由 f (2 - x ) = f (x )e 2-2 x ⇔ F (2 - x ) = F (x ) ⇒ F (x ) 关于 x = 1 对称,根据单调性和图像, 可知选 C.,导 f ' (x ) - f (x ) e xe xf ' (x ) - e x f (x ) = e 2 x '形式,则 F (x ) =f (x ) e x 【解析】构造 F (x ) = 【例 6】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 ) > e 2 x 的解集为❀❀❀思路点拨:满足“ f '(x ) - 2 f (x ) < 0 ”形式,优先构造 F (x ) = 函数的单调性和数形结合求解即可.注意选项的转化.f (x ) ,然后利用e2 x【变式提升】若定义在 R 上的函数 f (x ) 满足 f ' (x ) - 2 f (x ) - 4 > 0, f (0) = -1,则不等式 f (x ) > e 2 x - 2 的解集为(x -1)[ f '( x ) - f (x )] > 0 , f (2 - x ) = f (x )e 2-2 x ,则下列判断一定正确的是()(A ) f (1) < f (0)(B ) f (2) > e 2 f (0)(C ) f (3) > e 3 f (0) (D ) f (4) < e 4 f (0)❀❀❀思路点拨:满足“ f '(x ) - f (x ) ”形式,优先构造 F (x ) = 的单调性和数形结合求解即可.注意选项的转化.f (x ) ,然后利用函数ex. f ' (x ) cos x + f (x ) s in x cos 2 x ' , F (x ) = f (x ) cos x F (x ) = F (x ) = f (x ) cos x , F ' (x ) = f ' (x ) cos x - f (x ) s in x ; ; f ' (x ) sin x - f (x ) cos x sin 2 x ', F (x ) = f (x ) sin x F (x ) = F (x ) = f (x ) s in x , F ' (x ) = f ' (x ) sin x + f (x ) cos x ; , )(3) 利用 f (x ) 与sin x , cos x 构造.sin x , cos x 因为导函数存在一定的特殊性,所以也是重点考察的范畴,我们一起看看常考的几种形式.根据得出的关系式,我们来看一下例 8【 例 8 】 已 知 函 数 y = f (x )对 于 任 意 的 x ∈(- π π满 足 2 2f '( x ) c os 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 、 π πππf ( ) < f ( ) 3 4B 、f (- ) < f (- )3 4 C 、 f (0) < π2 f ( )4D 、 f (0) < π2 f ( )3【变式提升】定义在(0,π) 上的函数,函数 f 2' (x ) 是它的导函数,且恒有化后可知选 B. 2 2π π '( )( ) 满足 f ' x cos x + f x sin x > 0 ,则 F (x ) > 0 ,F (x ) 在(- , ) 上单调递增.把选项转 ',导函数 f (x ) f ' (x ) cos x + f (x ) s in x cos 2x ' 形式,则 F (x ) = f (x ) cos x【解析】构造 F (x ) = 然后利用函数的单调性和数形结合求解即可.注意选项的转化.cos x❀❀❀思路点拨:满足“ f '( x ) c os x + f (x )sin x > 0 ”形式,优先构造 F (x ) = f (x )2 23 2 3f (x ) < f ' (x ) tan x 成立,则( )π π πA 、 f ( ) > 4f ( ) 3 B 、 f (1) < 2 f ( ) sin16 π π π πC 、 f ( ) > 6 f ( ) 4D 、 f ( ) < 6f ( )3(二)构造具体函数关系式构造这类题型需要根据题意构造具体的函数关系式,通过具体的关系式去解决不等式及求值问题.【例 9】α,β∈[- π π,且αsin α- βsin β> 0 ,则下列结论正确的是( ), ] 2 2A 、α> βB 、α2 > β2C 、α< βD 、α+ β> 0【变式提升】定义在 R 上的函数 f (x ) 满足 f (1) = 1 且对∀x ∈ R , f ' (x ) < 则不等式 f (log 2, 2 x ) > log 2 x +1 的解集为 . 2则 f ' (0) = ( )A 、26B 、29C 、212D 、215【例10】等比数列{a n }中,a 1 = 2 ,a 8 = 4 ,函数 f (x ) = x (x - a 1 )(x - a 2 )...(x - a 8 ) , ,利用单调性求解集,然后解对数不等式即可.22 t +1 2 f (t ) > ❀❀❀思路点拨:构造函数 F (x ) = f (x ) - 1 x 2 ,令t = log x ,然后原不等式等价于 2 f ' (x ) ≥ 0 , f (x ) 单调递增;x ∈[- π,0) 时导函数 f ' (x ) < 0 , f (x ) 单调递减.有∵ f (x )2为偶函数,根据单调性和图像可知选 B. π' 【解析】构造 f (x ) = x sin x 形式,则 f (x ) = sin x + x cos x , x ∈[0, ] 时导函数❀❀❀思路点拨:构造函数 f (x ) = x sin x ,然后利用函数的单调性和数形结合求解即可.❀❀❀思路点拨:满足“ f ' (x ) sin x - f (x ) cos x ”形式,优先构造 F (x ) = f (x ),然后sin x利用函数的单调性和数形结合求解即可.注意选项的转化.2⎪ = 8⎭1+1 ⎛ | 0 - 2 - 2 ⎫2为(0,-2) ,所以(a - c )2+ (b - d )2的最小值为 ⎝ d -11- c = 1 ⇒ d = 2 - c ⇒ g (x ) = 2 - x ;由 f ' (x ) = 1- 2e x = -1,得 x = 0 ,所以切点坐标x a 1 ⇒ b = a - 2e 进 而 ⇒ f (x ) = x - 2e ; 又 由b a - 2e a =【 解 析 】 由 ❀❀❀思路点拨:把(a - c )2 + (b - d )2 看成两点距离的平方,然后利用数形结合以及点到直线的距离即可.❀❀❀思路点拨:构造函数 f (x ) = 2x 2 - 5 ln x , g (x ) = -x ,然后利用两点之间的距离公式和数形结合思想求解即可.) )【例 11】已知实数a , b , c 满足a - 2e a b= 1- cd -1 = 1 ,其中e 是自然对数的底数,那么(a - c )2 + (b - d )2 的最小值为( )A 、8B 、10C 、12D 、18【变式提升】已知实数a , b 满足2a 2 - 5 l n a - b = 0 ,c ∈ R ,则的最小值为【课后作业】设函数 f (x ) 在 R 上的导函数 f ' (x ) , 在(0,+∞) 上f ' (x ) < sin 2x ,且∀x ∈ R ,有 f (-x ) + f (x ) = 2 sin 2 x ,则以下大小关系一定正确的是( )f (5π 4π πA 、 ) < f ( ) 6 3B 、 f ( ) < 4f (π)C 、 f (- 5π< 6f (- 4π 3 D 、 f (- π> 4f (-π)8 1 2 f ' (x ) = g (x ) + xg ' (x ) ,∴ f ' (0) = g (0) = a ⋅ a ⋅...⋅ a = (2 ⨯ 4)4 = 212,故选 C.【 解 析 】 令 g (x ) = (x - a 1 )(x - a 2 )...(x - a 8 ) 形 式 , 则 f (x ) = xg (x ) ,❀❀❀思路点拨:构造函数 f (x ) = xg (x ) ,然后利用整体代换思想和数列的性质求解即可.(a - c )2 + (b + c )2 )构造函数,作为一种做题技巧的体现,考察了学生的思考能力和动手能力,是一种非常实用的做题技巧,希望我的总结分享能够给大家带来帮助。