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构造函数题目中的切入点

时间:2019-11-15 14:15:00      阅读:78      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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前言

简单层次

  • 从所求解的不等式入手,用\(“左-右”\)的形式作差构造得到新函数;

例1【2017?张家界模拟改编】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\(f(x)<\)\(\cfrac{x}{2}\)\(+\cfrac{1}{2}\)的解集为________. 

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

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,

这样原不等式\(f(x)<\cfrac{x}{2}+\cfrac{1}{2}\),就等价转化为\(F(x)<0\)

又由于\(F(1)=f(1)-\cfrac{1}{2}-\cfrac{1}{2}=0\),[这一步完成了常数的函数化]

\(F(x)<0\)可等价转化为\(F(x)<F(1)\),由于在\(R\)上为减函数,

故得到\(x>1\),即\(x\in (1,+\infty)\)

解后反思:①题目中给定的定义域是在求解不等式时限制自变量整体用的;②给定的\(f(1)=1\)是为了完成常数的函数化准备的;③题目中给定的\(f′(x)<\cfrac{1}{2}\)是为了求导判断新函数的单调性准备的;④构造出新函数后,我们需要将原不等式转化为依托于新函数的不等式,若里面包含常数,则将常数函数化为形如\(f(M)<(\leqslant ,\geqslant )f(N)\)的形式;⑤要去掉对应法则\(f\),则需要考虑定义域和单调性;

例2[对照]【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\(F(x)=f(x)-\cfrac{1}{2}x-\cfrac{1}{2}\),则\(F′(x)=f′(x)-\cfrac{1}{2}\)

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,

这样原不等式\(f(x^2)<\cfrac{x^2}{2}+\cfrac{1}{2}\),就等价转化为\(F(x^2)<0\)

又由于\(F(1)=f(1)-\cfrac{1}{2}-\cfrac{1}{2}=0\),[这一步完成了常数的函数化]

\(F(x^2)<0\)可等价转化为\(F(x^2)<F(1)\),由于在\(R\)上为减函数,

故得到\(x^2>1\),解得\(x<-1\)\(x>1\),即\(x\in(-\infty,-1)\cup(1,+\infty)\)

解后反思:很显然,\(x\Leftrightarrow x^2\)

例1【2019届宝鸡市高三理科数学质检Ⅰ第16题】已知定义在实数集\(R\)上的函数\(f(x)\)满足\(f(1)=4\),且\(f(x)\)的导函数\(f'(x)<3\),则不等式\(f(lnx)>3lnx+1\)的解集为______。

分析:我们先用整体思想将需要求解的不等式中的\(lnx\)理解为一个整体,这样原不等式就变形为\(f(t)>3t+1\)

此时我们用\(左-右\),做差构造新函数。【为什么这样构造?带着问题继续往下看】

\(g(x)=f(x)-3x-1\),于是\(g'(x)=f'(x)-3\),由已知条件\(f'(x)<3\),则可知\(g'(x)<0\)

这样构造后我们能轻易知道这个函数的单调性,即函数\(g(x)\)\(R\)上单调递减,

\(g(1)=f(1)-3\times 1-1=f(1)-4=0\)

到此我们就完全清楚了所构造的函数的性质,在\(R\)上单调递减,且有唯一的零点为\(x=1\)

故由\(g(x)>0\)可以得到解为\(x<1\),由\(g(x)<0=g(1)\)可以得到解为\(x>1\)

现在\(f(lnx)>3lnx+1\)等价于\(g(lnx)>0\),故得到\(lnx<1\)

解得\(0<x<e\),故解集为\((0,e)\)

解后反思:本题目涉及构造函数的方法,是个难题;为什么这样的题目比较难?原因是平时我们习惯于被动利用题目所给的函数解题,而本题目需要我们主动构造函数,在数学的应用意识上有相当高的要求;在上例中我们发现,只有能充分利用题目所给的条件的构造才是有效的构造,那么我们自然就会问:

例-姊妹【全国名校联盟2018-2019高三第二次联考第12题】【针对性练习】

已知定义在实数集\(R\)上的函数\(f(x)\)满足\(f'(x)<2\)\(f(1)=1\)\(f'(x)\)\(f(x)\)的导函数,则不等式\(f(|log_2x|)>2|log_2x|-1\)的解集为______。

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

分析:完全仿照上述题目解法完成。

简解:令\(g(x)=f(x)-2x+1\),则\(g'(x)=f'(x)-2<0\),故函数\(g(x)\)\(R\)上单调递减,

\(g(1)=f(1)-2\times 1+1=0\),故可知\(g(x)>0\)时的解集为\(\{x\mid x<1\}\)

又由于原不等式\(f(|log_2x|)>2|log_2x|-1\)等价于\(g(|log_2x|)>0\)

故先得到\(|log_2x|<1\),即\(-1<log_2x<1\),即\(log_2\cfrac{1}{2}<x<log_22\)

解得\(\cfrac{1}{2}<x<2\),故选\(D\)

其余,待思考编辑

  • 变形构造

高阶层次

构造函数题目中的切入点

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原文地址:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/11865664.html

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