构造函数习题1

【构造函数】【构造函数解不等式】设\(f(x)\)\(g(x)\)分别是定义在\(R\)上的奇函数和偶函数,且\(g(x)≠0\),当\(x<0\)\(f'(x)g(x)>f(x)g'(x)\),且\(f(-3)=0\),则不等式\(f(x)g(x)<0\)的解集是______.

分析:令\(h(x)=\cfrac{f(x)}{g(x)}\),则可知\(h(x)\)为奇函数,

\(h'(x)=\cfrac{f'(x)g(x)-f(x)g'(x)}{g^2(x)}\)

\(x<0\)\(f'(x)g(x)>f(x)g'(x)\)

可得\(x\in(0,+\infty)\)时,\(h'(x)>0\),即\(h(x)\)单调递增,

由奇函数可知,\(x\in (-\infty,0)\)时,\(h(x)\)单调递增,

\(h(0)=0\),由\(f(-3)=0\)还可得到\(h(-3)=h(3)=0\)

做出示意图,由图可知,

故由\(h(x)=\cfrac{f(x)}{g(x)}<0\),可得\(x\in(-\infty,-3)\cup(0,3)\)

\(\cfrac{f(x)}{g(x)}<0\)等价于\(f(x)g(x)<0\)

故不等式\(f(x)g(x)<0\)的解集是\(x\in(-\infty,-3)\cup(0,3)\)

已知\(x_1>x_2>0\),证明\(ln(\cfrac{x_1}{x_2})>2\cfrac{x_1-x_2}{x_1+x_2}\).

分析:令\(\cfrac{x_1}{x_2}=t\),则\(t>1\)

\(ln(\cfrac{x_1}{x_2})>2\cfrac{x_1-x_2}{x_1+x_2}\)等价于\(lnt>2\cfrac{t-1}{t+1}\)

然后作差构造函数\(g(t)=lnt-2\cfrac{t-1}{t+1}\),想办法证明\(g(t)>0\)恒成立即可。

解析:\(g'(t)=\cfrac{1}{t}-2\cfrac{1\cdot(t+1)-(t-1)\cdot 1}{(t+1)^2}=\cfrac{1}{t}-\cfrac{4}{(t+1)^2}=\cfrac{(t-1)^2}{t(t+1)^2}\ge 0\)

故函数\(g(x)\)在区间\((1,+\infty)\)上单调递增,

\(g(x)_{min}\rightarrow g(1)=0\)

\(g(x)>0\)在区间\((1,+\infty)\)上恒成立,故原命题得证。

已知曲线\(f(x)=lnx+2\)与直线\(l\)交于\(A(x_1,y_1)、B(x_2,y_2)\)两点,其中\(x_1<x_2\),若直线\(l\)的斜率为\(k\)

求证:\(x_1<\cfrac{1}{k}<x_2\)

分析:\(k=\cfrac{g(x_2)-g(x_1)}{x_2-x_1}=\cfrac{lnx_2-lnx_1}{x_2-x_1}\)

要证明\(x_1<\cfrac{1}{k}<x_2\),只需证明\(x_1<\cfrac{x_2-x_1}{lnx_2-lnx_1}<x_2\)

(题注:两边同除以\(x_1\),以便于将两个变量转化为一个\(\cfrac{x_2}{x_1}\))

等价于\(1<\cfrac{\frac{x_2}{x_1}-1}{ln\frac{x_2}{x_1}}<\cfrac{x_2}{x_1}\)

\(\cfrac{x_2}{x_1}=t\),则\(t>1\),只需证明\(1<\cfrac{t-1}{lnt}<t\)

\(t>1\)可知,\(lnt>0\),故等价于\(lnt<t-1<t\cdot lnt\)

接下来分别证明\(lnt<t-1\)\(t-x<t\cdot lnt\);做差构造函数,

\(\phi(t)=t-1-lnt\),则\(\phi'(t)=1-\cfrac{1}{t}>0\)

所以\(\phi(t)\)\((1,+\infty)\)上单调递增,则\(\phi(t)>phi(1)=0\),即\(t-1>lnt\)

又设\(h(t)=t\cdot lnt-(t-1)\),则\(h'(t)=lnt>0\)

所以\(h(t)\)\((1,+\infty)\)上单调递增,则\(h(t)>h(1)=0\),即\(t\cdot lnt>t-1\)

\(x_1<\cfrac{1}{k}<x_2\)相关图像

已知函数\(f(x)\)为定义在\((-\infty,+\infty)\)上的可导函数,且\(f(x)<f'(x)\)\(f(x)>0\)对于\(x\in R\)恒成立,则有

$A.f(2) < e^2f(0),f(2017) > e^{2017}\cdot f(0)$
$B.f(2) > e^2f(0),f(2017) > e^{2017}\cdot f(0)$
$C.f(2) > e^2f(0),f(2017) < e^{2017}\cdot f(0)$
$D.f(2) < e^2f(0),f(2017) < e^{2017}\cdot f(0)$

分析:结合上述的构造函数的总结和感悟,我们可以看出来构造思路。

\(g(x)=\cfrac{f(x)}{e^x}\),则\(g'(x)=\cfrac{f'(x)e^x-f(x)e^x}{e^{2x}}=\cfrac{f'(x)-f(x)}{e^x}\)

由题目条件\(f(x)-f'(x)<0\)可知,\(g'(x)=\cfrac{f'(x)-f(x)}{e^x}>0\)

\(g(x)\)\((-\infty,+\infty)\)上单调递增,

故有\(g(2)>g(0)\),即\(\cfrac{f(2)}{e^2}>\cfrac{f(0)}{e^0}\),即\(f(2)>e^2f(0)\)

同理有\(g(2017)>g(0)\),即\(\cfrac{f(2017)}{e^{2017}}>\cfrac{f(0)}{e^0}\),即\(f(2017)>e^{2017}f(0)\);故选\(B\).

反思:本题目中的条件\(f(x)>0\)似乎多余。

定义在\(R\)上的函数\(f(x)\)满足:\(f(x)+f'(x)>1\)\(f(0)=4\),则不等式\(e^xf(x)>e^x+3\)的解集是什么?

分析:构造函数\(g(x)=e^x\cdot f(x)-e^x-3\)

\(g'(x)=e^x\cdot f(x)+e^x\cdot f'(x)-e^x=e^x[f(x)+f'(x)-1]>0\)

\(g(x)\)\(R\)上单调递增,且\(g(0)=e^0f(0)-e^0-3=0\)

不等式\(e^xf(x)>e^x+3\)即就是\(g(x)>0\),借助草图,可知解集是\((0,+\infty)\)

已知\(e\)是自然对数的底数,函数\(f(x)\)的定义域是\(R\)\(f(x)+f'(x)-1>0\),,\(f(0)=8\),则不等式\(e^x\cdot f(x)-e^x-7>0\)的解集是()

$A.(-\infty,0)$ $B.(0,+\infty)$ $C.(1,+\infty)$ $D.(-\infty,1)$

分析:构造函数,令\(g(x)=e^x\cdot f(x)-e^x-7\)

\(g'(x)=e^x\cdot f(x)+e^x\cdot f'(x)-e^x=e^x(f(x)+f'(x)-1)>0\)

\(g(x)\)在R上单调递增;又\(g(0)=e^0\cdot f(0)-e^0-7=0\)

\(g(x)>0\)的解集为\((0,+\infty)\) ,即不等式\(\cfrac{f(x)-1}{e^{ln7-x}}>1\)的解集为\((0,+\infty)\) ,选\(B\).

【宝鸡中学第一次月考第15题】已知函数\(f(x)=\cfrac{x^2}{1+x^2}\),则\(2f(2)+2f(3)+\cdots+2f(2017)+f(\cfrac{1}{2})\) \(+f(\cfrac{1}{3})+\cdots\) \(+f(\cfrac{1}{2017})+\) \(\cfrac{1}{2^2}f(2)+\) \(\cfrac{1}{3^2}f(3)\) \(+\cdots+\cfrac{1}{2017^2}f(2017)\)的值为多少?

分析:这类题目往往从研究函数的特殊性质入手,当然研究的切入点就是给定式子的结构,

注意到自变量有\(2\)\(\cfrac{1}{2}\),所以先探究\(f(x)+f(\cfrac{1}{x})\)

看看它的结果,由\(f(x)+f(\cfrac{1}{x})=1\),可以将所求得式子一部分求值,

其他部分变形为\(f(2)+\cfrac{1}{2^2}f(2)\),故接下来探究\(f(x)+\cfrac{1}{x^2}f(x)=1\),故整个题目可解了。

解:由\(f(x)+f(\cfrac{1}{x})=1\)\(f(x)+\cfrac{1}{x^2}f(x)=1\),可将所求式子变形得到:

\(2f(2)+2f(3)+\cdots+2f(2017)+f(\cfrac{1}{2})+f(\cfrac{1}{3})+\cdots+f(\cfrac{1}{2017})+\cfrac{1}{2^2}f(2)+\cfrac{1}{3^2}f(3)+\cdots+\cfrac{1}{2017^2}f(2017)\)

\(=\{[f(2)+f(\cfrac{1}{2})]+[f(3)+f(\cfrac{1}{3})]+\cdots+[f(2017)+f(\cfrac{1}{2017})]\}\\+\{[f(2)+\cfrac{1}{2^2}f(2)]+[f(3)+\cfrac{1}{3^2}f(3)]+\cdots++[f(2017)+\cfrac{1}{2017^2}f(2017)]\}\)

\(=2016+2016=4032\).

设函数\(f(x)\)是定义在\((0,+\infty)\)上的可导函数,导函数是\(f'(x)\),且有\(f(x)<-xf'(x)\),则不等式\(f(x+1)>(x-1)f(x^2-1)\)的解集为【】

$A.(0,1)$ $B.(1,+\infty)$ $C.(1,2)$ $D.(2,+\infty)$

分析:由\(f(x)<-xf'(x)\),得到\(f(x)+xf'(x)<0\),故令\(g(x)=x\cdot f(x)\)
\(g'(x)=f(x)+xf'(x)<0\),即函数\(g(x)\)\((0,+\infty)\)上单调递减,

又不等式\(f(x+1)>(x-1)f(x^2-1)\)等价于\((x+1)f(x+1)>(x^2-1)f(x^2-1)\)

\(g(x+1)>g(x^2-1)\),由定义域和单调性可知\(0<x+1<x^2-1\)

解得\(x>2\),故选\(D\).

(2017•渭南模拟)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,\(f'(x)+\cfrac{f(x)}{x}>0\),若\(a=\cfrac{1}{3}f(\cfrac{1}{3}),b=-3f(-3),c=(ln\cfrac{1}{3})f(ln\cfrac{1}{3})\),则\(a,b,c\)的大小关系正确的是  【 】

$A.a < b < c$ $B.a < c < b$ $C.b < c < a$ $D.c < a < b$

分析:当\(x> 0\)时,\(f'(x)+\cfrac{f(x)}{x}>0\),即\(xf'(x)+f(x)>0\)

故构造函数\(g(x)=x\cdot f(x)\),由于\(y=f(x)\)\(y=x\)都是奇函数,则函数\(g(x)\)为偶函数,

\(x>0\)时,\(g'(x)=f(x)+xf'(x)>0\),即函数\(g(x)\)\([0,+\infty)\)上单调递增,

由偶函数可知,函数\(g(x)\)\((-\infty,0]\)上单调递减。

\(a=\cfrac{1}{3}f(\cfrac{1}{3})=g(\cfrac{1}{3})\)

\(b=-3f(-3)=g(-3)=g(3)\)

\(c=(ln\cfrac{1}{3})f(ln\cfrac{1}{3})=g(ln\cfrac{1}{3})=g(-ln3)=g(ln3)\)

\(\cfrac{1}{3}<ln3<3\),故\(g(\cfrac{1}{3})<g(ln3)<g(3)\),即\(a<c<b\),故选B.

【2017•泉州模拟】函数\(f(x)\)的导函数\(f'(x)\)满足\(xf'(x)+2f(x)>0\),则以下选项正确的是【 】

$A.4f(-2) < f(-1)$ $B.4f(4) < f(2)$ $C.4f(2) > -f(-1)$ $D.3f(\sqrt{3}) > 4f(2)$

分析:构造函数\(h(x)=x^2\cdot f(x)\)

\(h'(x)=2xf(x)+x^2f'(x)=x[2f(x)+xf'(x)]\)

\(x>0\)时,\(h'(x)>0\),当\(x<0\)时,\(h'(x)<0\)

即函数\(h(x)\)在区间\((-\infty,0)\)单调递减,在区间\((0,+\infty)\)上单调递增;

对选项\(A\)\(h(-2)=(-2)^2f(-2)=4f(-2)\)\(h(-1)=(-1)^2f(-1)=f(-1)\)

\(h(x)\)在区间\((-\infty,0)\)单调递减,\(h(-2)>h(-1)\),即\(4f(-2)>f(-1)\),故选项\(A\)错;

对选项\(B\)\(h(4)=(4)^2f(4)=16f(4)\)\(h(2)=(2)^2f(2)=4f(2)\)

又在区间\((0,+\infty)\)上单调递增,\(h(4)>h(2)\),即\(4f(4)>f(2)\),故选项\(B\)错;

对选项\(D\)\(h(\sqrt{3})=3f(\sqrt{3})\)\(h(2)=4f(2)\)

又在区间\((0,+\infty)\)上单调递增,\(h(\sqrt{3})>h(2)\),即\(3f(\sqrt{3})<4f(2)\),故选项\(D\)错;

对于选项\(C\),我们还需要进一步分析,挖掘条件。

由上可知,即函数\(h(x)=x^2\cdot f(x)\)\(h(x)\)在区间\((-\infty,0)\)单调递减,在区间\((0,+\infty)\)上单调递增;

\(x=0\)时,函数\(h(x)\)有极小值,也就是最小值\(h(0)=0\),则\(h(x)\)恒大于等于\(0\)

\(x\neq 0\)时,由\(h(x)=x^2f(x)>0\)恒成立,可得\(f(x)>0\)恒成立,

对可导函数\(f(x)\)而言,由\(xf'(x)+2f(x)>0\)得到,当\(x=0\)时,\(0f'(x)+2f(0)>0\)可得\(f(0)>0\)

综上\(x\in R\)时,\(f(x)>0\)恒成立。故\(4f(2)>0\)\(-f(-1)<0\),故有\(4f(2)>-f(-1)\),即选项\(C\)正确。

定义在\((0,+\infty)\)上的函数\(f(x)\)的导函数\(f'(x)\)满足\(\sqrt{x}\cdot f(x)<\cfrac{1}{2}\),则一定成立的是 【 】

$A.f(9)-1 < f(4) < f(1)+1$
$B.f(1)+1< f(4) < f(9)-1$
$C.f(5)+2 < f(4) < f(1)-1$
$D.f(1)-1< f(4) < f(5)+2$

分析:由\(\sqrt{x}\cdot f(x)<\cfrac{1}{2}\),变形得到\(2\sqrt{x}f'(x)-1<0\)

\(\cfrac{2\sqrt{x}f'(x)-1}{2\sqrt{x}}<0\),故想到构造函数\(g(x)=f(x)-\sqrt{x}\)

\(g'(x)=\cfrac{2\sqrt{x}f'(x)-1}{2\sqrt{x}}<0\)

故函数\(g(x)\)在定义域\((0,\infty)\)上单调递减,

\(g(1)>g(4)>g(9)\),即\(f(1)-\sqrt{1}>f(4)-\sqrt{4}>f(9)-\sqrt{9}\)

\(f(1)-1>f(4)-2>f(9)-3\),整理得到\(f(1)+1>f(4)>f(9)-1\),故选\(A\).

已知函数\(f(x)=alnx+(x+1)^2\),若图像上存在两个不同的点\(A(x_1,y_1)\)\(B(x_2,y_2)(x_1>x_2)\),使得\(f(x_1)-f(x_2)\leq 4(x_1-x_2)\)成立,则实数\(a\)的取值范围是多少?

法1:[构造函数法]将\(f(x_1)-f(x_2)\leq 4(x_1-x_2)\)转化为\(f(x_1)-4x_1\leq f(x_2)-4x_2\)

\(g(x)=f(x)-4x=alnx+(x-1)^2\),则原题转化为存在\(x_1>x_2,g(x_1)\leq g(x_2)\)成立,

即就是\(x>0\)时,\(g(x)\)有单调递减区间或\(g(x)\)为常函数;即就是\(x>0\)时,\(g'(x)\leq 0\)有解,

\(g'(x)=\cfrac{a}{x}+2x-2\leq 0\)有解,

分离参数即得\(a\leq -2x^2+2x\)对于\(x>0\)能成立,

即求解\(-2x^2+2x=g(x)\)\(x>0\)上的最大值。

\(g(x)=-2x^2+2x=-2(x-\cfrac{1}{2})^2+\cfrac{1}{2}\leq \cfrac{1}{2}\)

\(g(x)_{max}=\cfrac{1}{2}\)

\(a \leq \cfrac{1}{2}\),也即\(a\in(-\infty,\cfrac{1}{2}]\).

已知函数\(f(x)=alnx+x^2(a\in R)\),若\(a>0\),且对\(\forall x_1\)\(x_2\)\(\in [1,e]\),都有\(|f(x_1)\)\(-\)\(f(x_2)|\)\(\leqslant\)\(|\cfrac{1}{x_1}\)\(-\)\(\cfrac{1}{x_2}|\),求实数\(a\)的取值范围。

解析:\(a>0\)时,\(f'(x)=\cfrac{a}{x}+2x>0\)

即函数\(f(x)\)\(x\in [1,e]\)上单增,又函数\(y=\cfrac{1}{x}\)\(x\in [1,e]\)上单减,

不妨设\(1\leq x_1<x_2\leq e\)

\(|f(x_1)-f(x_2)|\leq |\cfrac{1}{x_1}-\cfrac{1}{x_2}|\)等价于\(f(x_2)-f(x_1)\leq \cfrac{1}{x_1}-\cfrac{1}{x_2}\)

\(f(x_1)+\cfrac{1}{x_1}\ge f(x_2)+\cfrac{1}{x_2}\)\(x\in [1,e]\)上恒成立,

\(g(x)=f(x)+\cfrac{1}{x}=alnx+x^2+\cfrac{1}{x}\)

则原命题等价于函数\(g(x)\)在区间\(x\in [1,e]\)上单调递减,

所以\(g'(x)=\cfrac{a}{x}+2x-\cfrac{1}{x^2}\leq 0\)\(x\in [1,e]\)上恒成立;

分离参数得到\(a\leq \cfrac{1}{x}-2x^2\)\(x\in [1,e]\)上恒成立;

\(h(x)=\cfrac{1}{x}-2x^2\)\(x\in [1,e]\)上单调递减,

\(h(x)_{min}=h(e)=\cfrac{1}{e}-2e^2\);所以\(a\leq \cfrac{1}{e}-2e^2\)

又由题目可知\(a>0\),故\(a\in \varnothing\)。即满足条件的实数\(a\)不存在。

已知函数\(f(x)\)的定义域为\(R\),且\(f'(x)+f(x)=2xe^{-x}\),若\(f(0)=1\),则函数\(\cfrac{f'(x)}{f(x)}\)的取值范围是多少?

分析:本题目的难点在于要注意到\((e^x)'=e^x\)以及构造函数,

解析:由题目\(f'(x)+f(x)=2xe^{-x}\)可知,\(e^xf'(x)+e^xf(x)=2x\)

\(g(x)=e^xf(x)\),则\(g'(x)=e^xf'(x)+e^xf(x)=2x\)

\(g(x)=e^xf(x)=\int 2x\;\;dx=x^2+C\),由\(f(0)=1\),得到\(g(0)=1=0^2+C\),故\(C=1\)

所以\(e^xf(x)=x^2+1\),则\(f(x)=\cfrac{x^2+1}{e^x}\)

\(f'(x)=\cfrac{2xe^x-(x^2+1)e^x}{(e^x)^2}=\cfrac{2x-x^2-1}{e^x}\)

\(\cfrac{f'(x)}{f(x)}=\cfrac{2x-x^2-1}{x^2+1}=\cfrac{2x}{x^2+1}-1\)

由于接下来需要变量集中到分母,故针对\(x\)分类讨论如下:

\(x=0\)时,直接代入上式得到\(\cfrac{f'(x)}{f(x)}=-1\)

\(x\neq 0\)时,\(\cfrac{f'(x)}{f(x)}=\cfrac{2}{x+\cfrac{1}{x}}-1\)

由于\(|x+\cfrac{1}{x}|\ge 2\),则\(0<\cfrac{1}{\left|x+\cfrac{1}{x}\right|}\leq \cfrac{1}{2}\)

\(0<\left|\cfrac{2}{x+\frac{1}{x}}\right|\leq 1\)

所以\(-1\leq \cfrac{2}{x+\cfrac{1}{x}}<0或0< \cfrac{2}{x+\cfrac{1}{x}}\leq 1\)

\(-1-1\leq \cfrac{2}{x+\cfrac{1}{x}}-1<0-1或0-1< \cfrac{2}{x+\cfrac{1}{x}}-1\leq 1-1\)

\(-2\leq \cfrac{f'(x)}{f(x)}<-1或-1< \cfrac{f'(x)}{f(x)}\leq 0\)

综上得到\(\cfrac{f'(x)}{f(x)}\in [-2,0]\)

设函数\(f(x)\)\(R\)上存在导数\(f'(x)\)\(\forall x\in R\),都有\(f(-x)+f(x)=x^2\),在\((0,+\infty)\)\(f'(x)<x\),若\(f(4-m)-f(m)\ge 8-4m\),则实数\(m\)的取值范围是多少?

分析:本题中的题眼是在\((0,+\infty)\)\(f'(x)<x\),这句话是构造函数的关键所在。

解析:由题目“在\((0,+\infty)\)\(f'(x)<x\)”,构造函数\(g(x)=f(x)-\cfrac{1}{2}x^2\)

从简原则,我们不需要构造\(\cfrac{1}{2}x^2+C\)

则在\((0,+\infty)\)\(g'(x)=f'(x)-x<0\)\(g(x)\)单调递减,

又由于\(f(-x)+f(x)=x^2\),改写为\(f(-x)-\cfrac{1}{2}(-x)^2+f(x)-\cfrac{1}{2}(x)^2=0\)

即就是\(g(-x)+g(x)=0\)

即函数\(g(x)\)为定义在\(R\)上的奇函数,则\((-\infty,0)\)上单调递减,

所以函数\(g(x)\)\((-\infty,+\infty)\)上单调递减。

又由于\(f(4-m)-f(m)\ge 8-4m\)

等价于\(f(4-m)-\cfrac{1}{2}(4-m)^2 \ge f(m)-\cfrac{1}{2}m^2\)

也等价于\(g(4-m)\ge g(m)\)

所以\(4-m\leq m\),解得\(m \ge 2\),即\(m\in [2,\infty)\).

变形构造

有些题目需要首先做适当的变形,在此基础上再做构造。

【2019\(\cdot\)齐鲁名校教科研协作体山东、湖北部分重点中学高考冲刺模拟】定义在\(R\)上的连续函数 \(f(x)\) 满足 \(f(x)+f(-x)=x^{2}\),且 \(x<0\) 时,\(f'(x)<x\) 恒成立,则不等式 \(f(x)-f(1-x)\geqslant x-\cfrac{1}{2}\) 的解集为 【\(\quad\)

$A.(-\infty, \cfrac{1}{2}]$ $B.(-\cfrac{1}{2}, \cfrac{1}{2})$ $C.[\cfrac{1}{2},+\infty)$ $D.(-\infty,0)$

分析:令\(g(x)=f(x)-\cfrac{1}{2}x^2\),则\(g(x)+g(-x)=0\),可知\(g(x)\)为奇函数;

又由于 \(x<0\) 时,\(f'(x)-x<0\) 恒成立,即函数\(g(x)\)在区间\((-\infty,0)\)上单调递减,

\(g(x)\)区间\((-\infty , +\infty)\)此处涉及到区间的并集问题,由于函数为奇函数,则\(g(0)=0\),又由于\((-\infty,0)\)上单调递减,则在\((0,+\infty)\)上也是单调递减,故此时区间可以联系到一起,故有函数\(g(x)\)在区间\((-\infty,+\infty)\)上单调递减\(\quad\)单调递减,

\(f(x)-f(1-x) \geqslant x-\cfrac{1}{2}\),先变形为\(f(x)\geqslant f(1-x)+x-\cfrac{1}{2}\)

再两边同减去\(\cfrac{1}{2}x^2\)变形得到 \(f(x)-\cfrac{1}{2}x^2\geqslant f(1-x)+x-\cfrac{1}{2}-\cfrac{1}{2}x^2\)

整理为 \(f(x)-\cfrac{1}{2} x^{2} \geqslant f(1-x)-\cfrac{1}{2}(1-x)^{2}\),即 \(g(x) \geqslant g(1-x)\)

\(g(x)\)在区间\((-\infty,+\infty)\)上单调递减, 从而得到\(x \leqslant 1-x\)

解得\(x\leqslant \cfrac{1}{2},\) 所以所求不等式的解集为 \((-\infty, \cfrac{1}{2}]\),故选 \(A\)

【2017凤翔中学高三文科数学第二次月考第21题改编】已知函数\(h(x)=\cfrac{1}{2}x^2+alnx\),若对任意两个不等的正数\(x_1,x_2\),都有\(\cfrac{h(x_1)-h(x_2)}{x_1-x_2}>2\)恒成立,求实数\(a\)的取值范围。

分析:先求定义域\((0,+\infty)\)由题意可知,对任意两个不等的正数\(x_1,x_2\)

都有\(\cfrac{h(x_1)-h(x_2)}{x_1-x_2}>2\)恒成立,即为\(h(x_1)-2x_1>h(x_2)-2x_2\)

故构造函数令\(g(x)=h(x)-2x\),可得\(g(x)\)\((0,+\infty)\)上单调递增。

\(g'(x)=h'(x)-2=x+\cfrac{a}{x}-2\ge 0\)\((0,+\infty)\)上恒成立。

可得\(a\ge x(2-x)\),由\([x(2-x)]_{max}=1\),故\(a\ge 1\),故实数\(a\)的取值范围为\([1,+\infty)\)

已知\(f(x)\)是定义在\((0,+\infty)\)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【 】

$A.af(b)\leqslant bf(a)$ $B.bf(a)\leqslant af(b)$ $C.af(a)\leqslant f(b)$ $D.bf(b)\leqslant f(a)$

解析:因为\(xf'(x)≤-f(x)\)\(f(x)≥0\)

所以\([\cfrac{f(x)}{x}]'=\cfrac{xf'(x)-f(x)}{x^2}≤\cfrac{-2f(x)}{x^2}≤0\)

则函数\(\cfrac{f(x)}{x}\)\((0,+\infty)\)上是单调递减的,

由于\(0<a<b\),则\(\cfrac{f(a)}{a}\ge \cfrac{f(b)}{b}\),即\(af(b)≤bf(a)\),故选\(A\)

反思总结:当函数为常函数\(f(x)=0\)时,能取到等号。

【2017•大连模拟】已知函数\(f(x)=alnx-(x-1)^2\)在区间\((0,1)\)内任取两个实数\(p,q\),且\(p\neq q\),不等式\(\cfrac{f(p)-f(q)}{p-q}<1\)恒成立,则实数\(a\)的取值范围为________.

解析:不妨设\(p>q\),则\(p-q>0\),则\(\cfrac{f(p)-f(q)}{p-q}<1\)等价于\(f(p)-p<f(q)-q\)

\(g(x)=f(x)-x\),则由题意可知函数\(g(x)\)\((0,1)\)内单调递减,

\(g(x)=alnx-x^2+x-1\),知\(g'(x)=\cfrac{a}{x}-2x+1≤0\)\((0,1)\)内恒成立,

\(a\leq x(2x-1),x\in (0,1)\)恒成立,

结合二次函数的性质,可得\([x(2x-1)]_{min}=-\cfrac{1}{8}\),故\(a\leq -\cfrac{1}{8}\)

设函数\(f(x)\)是定义在\((-\infty,0)\)上的可导函数,其导函数为\(f'(x)\),且有\(2f(x)+xf'(x)>x^2\)

则不等式\((x+2016)^2f(x+2016)-4f(-2)>0\)的解集为 【 】

$A.(-\infty,-2014)$ $B.(-2014,0)$ $C.(-\infty,-2018)$ $D.(-2018,0)$

分析:由\(2f(x)+xf'(x)>x^2(x<0)\),得\(2xf(x)+x^2f'(x)<x^3\)

\([x^2\cdot f(x)]'<x^3<0\),故令\(F(x)=x^2\cdot f(x)\)

则当\(x<0\)时,得\(F'(x)<0\),即\(F(x)\)\((-\infty,0)\)上是单调递减的,

\(F(x+2016)=(x+2016)^2f(x+2016)\)\(F(-2)=4f(-2)\),即不等式等价为\(F(x+2016)-F(-2)>0\)

因为\(F(x)\)\((-\infty,0)\)上是单调递减的,所以由\(F(x+2016)>F(-2)\)得,\(x+2016<-2\)

\(x<-2018\),故选C。

【2017•大连模拟】已知函数\(f(x)=aln(x+1)-x^2\),在区间\((1,2)\)内任取两个实数\(p,q\),且\(p\neq q\),不等式 \(\cfrac{f(p+1)-f(q+1)}{p-q}<1\)恒成立,则实数\(a\)的取值范围为________. 

分析:不妨设\(p>q\),则\(p-q>0\)

则不等式\(\cfrac{f(p+1)-f(q+1)}{p-q}<1\)等价于\(f(p+1)-f(q+1)<p-q\)

即$ [f(p+1)-(p+1)]-[f(q+1)-(q+1)]<0$恒成立;

\(g(x)=f(x)-x\)

则由题意可知函数\(g(x)\)\((2,3)\)内单调递减,

\(g(x)=aln(x+1)-x^2-x\)

\(g'(x)=\cfrac{a}{x+1}-2x-1\leq 0\)\((2,3)\)内恒成立

\(\cfrac{a}{x+1}\leq 2x+1\)

也即\(a\leq (x+1)(2x+1)\)\((2,3)\)内恒成立,

结合二次函数的性质,\(x\in (2,3)\)时,\((x+1)(2x+1)_{min}\)的极限为15,

故可知\(a\leq 15\)

反思总结:

1、构造函数的技巧;

2、定义域的变化,由于题中\(p,q\in (1,2)\),故\(p+1,q+1\in (2,3)\)

【2017•张家界模拟】已知函数\(f(x)(x\in R)\)满足\(f(1)=1\),且\(f(x)\)的导数\(f'(x)<\cfrac{1}{2}\),则不等式\(f(x^2)<\cfrac{x^2}{2}+\cfrac{1}{2}\)的解集为________. 

分析:作差构造函数,设\(F(x)=f(x)-\cfrac{1}{2}x-\cfrac{1}{2}\)

\(F'(x)=f'(x)-\cfrac{1}{2}\)

因为\(f'(x)<\cfrac{1}{2}\),所以\(F'(x)=f'(x)-\cfrac{1}{2}<0\)

即函数\(F(x)\)\(R\)上为减函数,

因为\(f(x^2)<\cfrac{x^2}{2}+\cfrac{1}{2}\),等价于\(F(x)<0=F(1)=f(1)-\cfrac{1}{2}-\cfrac{1}{2}\)

所以\(f(x^2)-\cfrac{x^2}{2}<f(1)-\cfrac{1}{2}\)

\(F(x^2)<F(1)\) ,而函数\(F(x)\)\(R\)上为减函数,

所以\(x^2>1\),即\(x\in(-\infty,-1)\cup(1,+\infty)\)

posted @ 2018-07-24 08:52  静雅斋数学  阅读(1358)  评论(0编辑  收藏  举报
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