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1、微專題:構造函數(shù)法解選填壓軸題
高考中要取得高分,關鍵在于選準選好的解題方法,才能省時省力又有效果。近幾年各地高考數(shù)學試卷中,許多方面尤其涉及函數(shù)題目,采用構造函數(shù)法解答是一個不錯的選擇。所謂構造函數(shù)法是指通過一定方式,設計并構造一個與有待解答問題相關函數(shù),并對其進行觀察分析,借助函數(shù)本身性質如單調性或利用運算結果,解決原問題方法,簡而言之就是構造函數(shù)解答問題。怎樣合理的構造函數(shù)就是問題的關鍵,這里我們來一起探討一下這方面問題。
幾種導數(shù)的常見構造:
1.對于,構造
若遇到,則可構
2.對于,構造
3.對于,構造
4.對于 [或],構造
5.對于,構造
6.對于
2、,構造
一、構造函數(shù)法比較大小
例1.已知函數(shù)的圖象關于y軸對稱,且當成立,,,,則的大小關系是 ( )
【解析】因為函數(shù)關于軸對稱,所以函數(shù)為奇函數(shù).因為,
所以當時,,函數(shù)單調遞減,
當時,函數(shù)單調遞減.
因為,,,所以,所以,選D.
變式: 已知定義域為的奇函數(shù)的導函數(shù)為,當時,,
若,則下列關于的大小關系正確的是( D )
例2.已知為上的可導函數(shù),且,均有,則有
A., B.,
C., D.,
【解析】構造函數(shù)則,
因為均有并且,所以,故函數(shù)在R上單調遞減,
所以
3、,即
也就是,故選D.
變式: 已知函數(shù)為定義在上的可導函數(shù),且對于任意恒成立,為自然對數(shù)的底數(shù),則( C )
例3.在數(shù)列中,.則數(shù)列中的最大項為( ).
A. B. C. D.不存在
【解析】由已知,,,
易得. 猜想當時,是遞減數(shù)列
又由知,令,
則
當時,,則,即
在內為單調遞減函數(shù),
時,是遞減數(shù)列,即是遞減數(shù)列
又,數(shù)列中的最大項為 故選B.
練習1.已知函數(shù)對任意的滿足,則( )A. B. C. D.
4、提示:構造函數(shù),選D.
二、構造函數(shù)法解恒成立問題
例1.若函數(shù)y=在R上可導且滿足不等式恒成立,對任意正數(shù)、,若,則必有( )
A. B. C. D.
【解析】由已知 ∴構造函數(shù) ,
則, 從而在R上為增函數(shù)。
∴ 即,故選C。
例2.已知是定義在(0,+∞)上的非負可導函數(shù),且滿足≤0,對任意正數(shù)、,若,則必有( )
A. B. C. D.
【解析】,,故在(0,+∞)上是減函數(shù),
由,有,即 。故選A。
變式1.設是上的可導函數(shù),分別為的導函數(shù),且滿足,則當時,有( C )
5、
變式2. 設函數(shù) 時,有( C )
A. B.
C. D.
例3.設函數(shù)在R上的導函數(shù)為,且,下面不等式恒成立的是( )
A. B. C. D.
【解析】由已知,首先令得,排除B,D.
令,則,
① 當時,有,
所以函數(shù)單調遞增,所以當時, ,從而.
② 當時,有,
所以函數(shù)單調遞減,所以當時, ,從而.
綜上.故選A.
例4. 如果,那么下面的不等式恒成立的是( )
A. B. C. D.
【解析】構造函數(shù),易證在R上是奇函數(shù)且單調遞增
+
6、 ==lg1 = 0
即:
又是增函數(shù) 即。故選B.
練習1. 已知,則實數(shù)的關系是( D )
A. B. C. D.
【解析】構造函數(shù),是增函數(shù),又,,故選D.
練習2. 已知函數(shù)是R上的可導函數(shù),當時,有,則函數(shù)的零點個數(shù)是( B )
A.0 B.1 C. 2 D.3
【解析】由,得,構造函數(shù),
則 ,∵當時,有,∴當時,
即當時,,此時函數(shù)單調遞增,此時,
當時,,此時函數(shù)單調遞減,此時,
作出函數(shù)和函數(shù)的圖
7、象,(直線只代表單調性和取值范圍),由圖象可知函數(shù)的零點個數(shù)為1個.故選B.
三、構造函數(shù)法解不等式
例1.函數(shù)f(x)的定義域為R,f(-1)=2,對任意x∈R,,則f(x)>2x+4的解集為( )
A.(-1,1) B.(-1,+∞)C.(-∞,-1) D.(-∞,+∞)
【解析】構造函數(shù)G(x)=f(x)-2x-4,所以,由于對任意x∈R,,
所以>0恒成立,所以G(x)=f(x)-2x-4是R上的增函數(shù),
又由于G(-1)=f(-1)-2(-1)-4=0,所以G(x)=f(x)-2x-4>0,
即f(x)>2x+4的解集為(-1,+∞),故選B.
變式1. 已知函
8、數(shù)滿足,且,則的解集為( )
A. B. C. D.
【解析】構造新函數(shù), 則,
,對任意,有,即函數(shù)在R上單調遞減,
所以的解集為,即的解集為,選D.
變式2.定義在上的函數(shù),其導函數(shù)滿足,且,則關于的不等式的解集為
變式3.已知函數(shù)為定義在上的可導函數(shù),且對于任意恒成立,且,則的解集為
變式4.函數(shù)的定義域是,,對任意,,則不等式的解集為( A )
A. B. C. D.
例2 設是定義在R上的奇函數(shù),且,當時,有恒成立,則不等式的解集是
9、
解:因為當x>0時,有恒成立,即[]′<0恒成立,
所以在內單調遞減.
因為,所以在(0,2)內恒有;在內恒有.
又因為是定義在R上的奇函數(shù),
所以在內恒有;在內恒有.
又不等式的解集,即不等式的解集.所以答案為∪(0,2).
變式1. 已知定義在上的可導函數(shù),其導函數(shù)為,且有,則不等式
的解集為( C )
A B. C. D.
變式2.函數(shù)的定義域為R,,對任意x∈R,都有成立,則不等式的解集為( C )
A. B. C. D.
變式3. 設是定義在上的函數(shù),其導函數(shù)為,
10、若,,則不等式的解集為( D )
A. B. C. D.
變式4.函數(shù)是定義在上的偶函數(shù),,且時,,則不等式的解集是__________(提示:構造的為奇函數(shù),)
例4設是上的可導函數(shù),,,則不等式的解集為
變式1.設分別是定義在上的奇函數(shù)、偶函數(shù),當時,,,則不等式的解集為 .
變式2.已知上的函數(shù)滿足,且,若,則關于的不等式的解集為 .
變式3. 設奇函數(shù)定義在上,其導函數(shù)為,且,當時,,則關于的不等式的解集為_.
(提示:構造的為偶函數(shù))
四、構造函數(shù)法求值
11、例1.設是上的可導函數(shù),且,,.則的值為 .
提示:由得,所以,即,
設函數(shù),則此時有,
故,
變式.已知的導函數(shù)為,當時,,且,若存在,使,則的值為 1 .(提示:構造)
例2.已知定義在上的函數(shù)滿足,且,
,若有窮數(shù)列的前項和等于,則等于 5 .
解:∵ ,∴,
即函數(shù)單調遞減,∴0<a<1.又,
即 ∴解得或a=2(舍去).
∴,即,
數(shù)列是首項為,公比的等比數(shù)列,
∴,由,解得n=5。
變式1. 已知,都是定義在R上的函數(shù),,,且
(,且)。,若數(shù)列的前項和大于62,則的最小值為( A )
A 8
12、 B 7 C 6 D 5
變式2.已知、都是定義在R上的函數(shù),,,.在區(qū)間上隨機取一個數(shù), 的值介于4到8之間的概率是( ?。?
A. B. C. D.
解:由題意,,∴[ ]<0,
∴函數(shù)在R上是減函數(shù),∵,∴0<a<1
∵. ∴∴
∵的值介于4到8,∴
∴在區(qū)間上隨機取一個數(shù)x,的值介于4到8之間的概率是,故選A.
【模型總結】
關系式為“加”型
(1) 構造
(2) 構造
(3) 構造
(注意對的符號進行討論)
關系式為“減”型
(1) 構造
(2) 構造
(3) 構造
(注意對的符號進行討論)
構造函數(shù)法是在求解某些數(shù)學問題時,根據(jù)問題的條件或目標,構想組合一種新的函數(shù)關系,使問題在新函數(shù)下轉化并利用函數(shù)的有關性質解決原問題是一種行之有效的解題手段。構造函數(shù)法解題是一種創(chuàng)造性思維過程,具有較大的靈活性和技巧性。在運用過程中,應有目的、有意識地進行構造,始終“盯住”要解決的目標。