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摘要:在使用数学公式解题时,我们可以正用公式、逆用公式、变形使用公式。如两角和与差的三角公式逆用,引出了辅助角公式;线性规划的目标函数,常见的有截距、距离、斜率公式的逆用;求定积分的运算就是求导公式的逆用寻找原函数;利用求导的方法可以解决函数的许多性质,如果能熟练逆用求导公式,就可以起到事半功倍的效果。
关键词:导数公式逆用;利用公式解题;熟练逆用公式
中图分类号:G633.6 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2015)11-0093
本文通过对求导数公式的逆用、构造新函数,并结合函数的单调性、奇偶性来解决问题,希望对大家有所帮助,不妥之处请同行批评指正。
一、常见的函数求导公式
1. 两个函数和差的导数公式[f(x)±g(x)]′=f′(x)±g′(x) 2. 两个函数积的导数公式[f(x)·g(x)]′=f′(x)g(x) f(x)g′(x) 3. 两个函数商的导数公式[ ]′=
二、对灵活求导公式的举例
类型一: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 A. f(x)>g(x) B. f(x) C. f(x) g(a)> g(x) f(a) C. f(x) g(b)> g(x) f(b)
解:构造F(x)=f(x)-g(x),则F′(x)=f′(x)-g′(x)>0,∴F(x)为增函数,
∴F(a) 即f(a)-g(a)g(x) f(b),选D
类型二:积的导数公式逆用
例2. 设f(x),g(x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数,当x<0时,f′(x)g(x) f(x)-g′(x)>0.且g(1)=0.则不等式f(x)g(x)<0的解集是 。
解:构造F(x)=f(x)g(x),则F′(x)=f′(x)g(x) f(x)g′(x)>0,∴当x<0时,F(x)为增函数,又F(x)为奇函数,由g(1)=0,得F(1)-F(-1)=0,结合F(x)的图象可得F(x)<0的解集为(-∞,-1)∪(0,1)
例3. 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f(x) xf′(x)0的解集为( )
A. (-∞,-2012) B. (-2012,-0)
C. (-∞,-2016) D. (-2016,0)
解:构造F(x)=xf(x),由f(x) xf′(x)F(-2),又F(x)在(-∞,0)是减函数,∴x 2014<-2,即x<-2016,故选C。
例4. 设f(x)是定义在R上的可导函数,且满足f(x) xf′(x)>0.则不等式f( )> f( )的解集为 。
解:构造h(x)=xf(x),因为f(x) xf′(x)>0,h′(x)=[xf′(x)]>0,h(x)在定义域上递增函数,所以 f( )> f( ),∵x≥1,∴ > ,x<0,解集为[1,2)
例5.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2f(x) xf′(x)>x2,则不等式(x 2014)2f(x 2014)-4f(-2)>0的解集为( )
A. (-∞,-2012) B. (-2012,0)
C. (-∞,-2016) D. (-2016,0)
解:構造F(x)=x2f(x),由2f(x) xf′(x)>x2,x<0,得2xf(x) x2f′(x)0,F(x)在(-∞,0)是减函数,所以由F(2014 x)>F(-2)得,2014 x<-2,即x<-2016,故选C。
类型三:商的导数公式逆用:当出现导数差的形式时,可以考虑商的求导公式
例6.已知f(x)函数是定义在R上的奇函数,f(1)=0, 当x>0时,有 >0成立,则不等式f(x)>0的解集是( )
A. (-1,0)∪(1, ∞) B. (-1,0)
C. (1, ∞) D. (-∞,-1)∪(1, ∞)
解:构造F(x)= 由当x>0时,有 >0成立,知函数F(x)= 的导函数F′(x)= >0在(0, ∞)上恒成立,所以函数F(x)= 在(0, ∞)上是增函数,又因为函数f(x)是定义在R上的奇函数,所以函数F(x)= 是定义域上的偶函数,且由f(1)=0得F(-1)=F(1)=0,由此,由F(x)= 的图象,可知不等式f(x)>0的解集是(-1,0)∪(1, ∞)。故选A。
例7. 函数f(x)是R上的可导函数,x≠0时,f′(x) >0,则函数g(x)=f(x) 的零点个数为( )
A. 3 B. 2 C. 1 D. 0
解:构造函数F(x)=xf(x),F′(x)=f′(x)x f(x),由f′(x) >0得, >0,当x>0时,F′(x)>0,F(x)为增函数,当x<0时,F′(x)<0,F(x)为减函数,由F(0)=0,得F(x)≥0时,g(x)=f(x) = = 无零点 例8. 设函数F(x)= 是定义在R上的函数,其中f(x)的导函数为f′(x),满足f′(x) A. f(2)e2f(0),f(2012) C. f(2)>e2f(0),f(2012)>e2012f(0) D. f(2)e2012f(0)
解:构造F(x)= ,由f′(x) 例9. 设函数f(x)是定义在(-∞,0)上的可导函数,其导函数为f′(x),f′(x)>f(x),且f(3)=1,解不等式f(x)>ex-3
解:构造g(x)= ,则g′(x)= ,因为f′(x)>f(x),所以g′(x)>0;即函数g(x)在R上为增函数,g(x)>g(3),∴不等式f(x)>ex-3的解集为{x|x>3}。
例10. 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f(2011)>f(2009)e2与的大小关系为( )
A. f(2011) C. f(2011)>f(2009)e2 D.不能确定
解:构造g(x)= ,则g′(x)= ,因为f′(x)>f(x),所以g′(x)>0;即函数g(x)在R上为增函数,则 > ,即f(2011)>f(2009)e2.故选C。
例11. 若不等式定义在0, 上的函数f(x),其导函数是f′(x),且恒有f(x) A. f > f B. f < f
C. f >f D. f 解:构造F(x)= ,x∈0, 时,cosx>0,由f(x)0,则F′(x)>0,函数F(x)= 为增函数,由 < ,则 < ,可得 f 例12. 已知定义在R上的奇函数f(x)的导函数为f′(x),当x<0时,f(x)满足2f(x) xf′(x) A. 1 B. 3 C. 5 D. 1或3
解:构造F(x)= 由2f(x) xf′(x)x2f(x),F′(x)= >0,函数F(x)= 为增函数,当x<0,F(x)0,f(x)<0,f(x)为奇函数,f(x)零点个数为1, 故选A。
例13. f(x)是定义在R上的奇函数,且f(-1)=0,当x>0时,(x2 1)f′(x)-2xf(x)<0,则不等式f(x)>0的解集( )
解:构造F(x)= ,由F′(x)= <0,F(x)为减函数,F(x)为奇函数,f(-1)=0,∴F(-1)=0结合F(x)的图象可得不等式f(x)>0的解集为(-∞,-1)∪(0,1)
例14. 设函数f(x)满足x2f′(x) 2xf(x)= ,f(2)= ,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
解:构造函数F(x)=x2f(x),则F′(x)=x2f′(x) 2xf(x)= ,F(2)=4f(2)= 由x2f′(x) 2xf(x)= ,得f(x)= ,∴f′(x)= 。令?渍(x)=ex-2F(x),则?渍′(x)=ex-2F′(x)=ex- = 。∴?渍(x)在(0,2)(0,2)上单调递减,在(2, ∞)上单调递增,∴φ(x)的最小值为φ(2)=ex-2F(2)=0,φ(x)≥0,又x≥0,∴f′(x)≥0。∴f(x)f(x)在(0, ∞)单调递增。∴f(x)既无极大值也无极小值。故选D.
类型四:构造组合函数形式
例15. 定义在上R上的可导函数f(x),满足f(-x) f(x)=x2,当x<0时,f′(x) 解:构造g(x)=f(x)- x2,g(x) g(-x)=0,由g(x)为奇函数,当x<0时,g′(x)=f′(x)-x<0,g(x)为减函数,f(x) ≥f(1-x) x,可得f(x)- x2≥f(1-x)- (1-x)2,即g(x)≥g(1-x) ∴x≤1-x,即x≤
例16. 定义在上R上的可导函数f(x),满足f(-x) f(x)=x2,当x>0时,f′(x)>x,若f(2-a)-f(a)≥2-2a,则实数的取值范围是 。
解:构造g(x)=f(x)- x2,g(x) g(-x)=0,g(x)为奇函数,当x>0时,g′(x)=f′(x)-x>0,g(x)为增函数,f(2-a)-f(a)≥2-2a,可得f(2-a)- (2-a)2≥f(a)- a2,即g(x)≥g(1-x) ∴g(2-a)≥g(a),2-a≥a,即a≤1
以上列举了逆用求导公式解不等式的五种类型,在平时的数学试题编拟时,也经常用到逆用公式这种方法,只有我们经常训练自己的逆向思维能力,才能增强解题能力。
关键词:导数公式逆用;利用公式解题;熟练逆用公式
中图分类号:G633.6 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2015)11-0093
本文通过对求导数公式的逆用、构造新函数,并结合函数的单调性、奇偶性来解决问题,希望对大家有所帮助,不妥之处请同行批评指正。
一、常见的函数求导公式
1. 两个函数和差的导数公式[f(x)±g(x)]′=f′(x)±g′(x) 2. 两个函数积的导数公式[f(x)·g(x)]′=f′(x)g(x) f(x)g′(x) 3. 两个函数商的导数公式[ ]′=
二、对灵活求导公式的举例
类型一: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
解:构造F(x)=f(x)-g(x),则F′(x)=f′(x)-g′(x)>0,∴F(x)为增函数,
∴F(a)
类型二:积的导数公式逆用
例2. 设f(x),g(x)分别是定义在R上的奇函数和偶函数,当x<0时,f′(x)g(x) f(x)-g′(x)>0.且g(1)=0.则不等式f(x)g(x)<0的解集是 。
解:构造F(x)=f(x)g(x),则F′(x)=f′(x)g(x) f(x)g′(x)>0,∴当x<0时,F(x)为增函数,又F(x)为奇函数,由g(1)=0,得F(1)-F(-1)=0,结合F(x)的图象可得F(x)<0的解集为(-∞,-1)∪(0,1)
例3. 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f(x) xf′(x)
A. (-∞,-2012) B. (-2012,-0)
C. (-∞,-2016) D. (-2016,0)
解:构造F(x)=xf(x),由f(x) xf′(x)
例4. 设f(x)是定义在R上的可导函数,且满足f(x) xf′(x)>0.则不等式f( )> f( )的解集为 。
解:构造h(x)=xf(x),因为f(x) xf′(x)>0,h′(x)=[xf′(x)]>0,h(x)在定义域上递增函数,所以 f( )> f( ),∵x≥1,∴ > ,x<0,解集为[1,2)
例5.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2f(x) xf′(x)>x2,则不等式(x 2014)2f(x 2014)-4f(-2)>0的解集为( )
A. (-∞,-2012) B. (-2012,0)
C. (-∞,-2016) D. (-2016,0)
解:構造F(x)=x2f(x),由2f(x) xf′(x)>x2,x<0,得2xf(x) x2f′(x)
类型三:商的导数公式逆用:当出现导数差的形式时,可以考虑商的求导公式
例6.已知f(x)函数是定义在R上的奇函数,f(1)=0, 当x>0时,有 >0成立,则不等式f(x)>0的解集是( )
A. (-1,0)∪(1, ∞) B. (-1,0)
C. (1, ∞) D. (-∞,-1)∪(1, ∞)
解:构造F(x)= 由当x>0时,有 >0成立,知函数F(x)= 的导函数F′(x)= >0在(0, ∞)上恒成立,所以函数F(x)= 在(0, ∞)上是增函数,又因为函数f(x)是定义在R上的奇函数,所以函数F(x)= 是定义域上的偶函数,且由f(1)=0得F(-1)=F(1)=0,由此,由F(x)= 的图象,可知不等式f(x)>0的解集是(-1,0)∪(1, ∞)。故选A。
例7. 函数f(x)是R上的可导函数,x≠0时,f′(x) >0,则函数g(x)=f(x) 的零点个数为( )
A. 3 B. 2 C. 1 D. 0
解:构造函数F(x)=xf(x),F′(x)=f′(x)x f(x),由f′(x) >0得, >0,当x>0时,F′(x)>0,F(x)为增函数,当x<0时,F′(x)<0,F(x)为减函数,由F(0)=0,得F(x)≥0时,g(x)=f(x) = = 无零点 例8. 设函数F(x)= 是定义在R上的函数,其中f(x)的导函数为f′(x),满足f′(x)
解:构造F(x)= ,由f′(x)
解:构造g(x)= ,则g′(x)= ,因为f′(x)>f(x),所以g′(x)>0;即函数g(x)在R上为增函数,g(x)>g(3),∴不等式f(x)>ex-3的解集为{x|x>3}。
例10. 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f(2011)>f(2009)e2与的大小关系为( )
A. f(2011)
解:构造g(x)= ,则g′(x)= ,因为f′(x)>f(x),所以g′(x)>0;即函数g(x)在R上为增函数,则 > ,即f(2011)>f(2009)e2.故选C。
例11. 若不等式定义在0, 上的函数f(x),其导函数是f′(x),且恒有f(x)
C. f >f D. f
解:构造F(x)= 由2f(x) xf′(x)
例13. f(x)是定义在R上的奇函数,且f(-1)=0,当x>0时,(x2 1)f′(x)-2xf(x)<0,则不等式f(x)>0的解集( )
解:构造F(x)= ,由F′(x)= <0,F(x)为减函数,F(x)为奇函数,f(-1)=0,∴F(-1)=0结合F(x)的图象可得不等式f(x)>0的解集为(-∞,-1)∪(0,1)
例14. 设函数f(x)满足x2f′(x) 2xf(x)= ,f(2)= ,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
解:构造函数F(x)=x2f(x),则F′(x)=x2f′(x) 2xf(x)= ,F(2)=4f(2)= 由x2f′(x) 2xf(x)= ,得f(x)= ,∴f′(x)= 。令?渍(x)=ex-2F(x),则?渍′(x)=ex-2F′(x)=ex- = 。∴?渍(x)在(0,2)(0,2)上单调递减,在(2, ∞)上单调递增,∴φ(x)的最小值为φ(2)=ex-2F(2)=0,φ(x)≥0,又x≥0,∴f′(x)≥0。∴f(x)f(x)在(0, ∞)单调递增。∴f(x)既无极大值也无极小值。故选D.
类型四:构造组合函数形式
例15. 定义在上R上的可导函数f(x),满足f(-x) f(x)=x2,当x<0时,f′(x)
例16. 定义在上R上的可导函数f(x),满足f(-x) f(x)=x2,当x>0时,f′(x)>x,若f(2-a)-f(a)≥2-2a,则实数的取值范围是 。
解:构造g(x)=f(x)- x2,g(x) g(-x)=0,g(x)为奇函数,当x>0时,g′(x)=f′(x)-x>0,g(x)为增函数,f(2-a)-f(a)≥2-2a,可得f(2-a)- (2-a)2≥f(a)- a2,即g(x)≥g(1-x) ∴g(2-a)≥g(a),2-a≥a,即a≤1
以上列举了逆用求导公式解不等式的五种类型,在平时的数学试题编拟时,也经常用到逆用公式这种方法,只有我们经常训练自己的逆向思维能力,才能增强解题能力。