函数中的构造问题
函数中的构造问题是高考考查的一个热点内容,既可能在选择、填空题中运用,也可能在解答题中运用,通过已知等式或不等式的结构特征,构造新函数,解决解不等式、恒成立等问题.
题型一利用f(x)与xn构造函数
[典例1]已知偶函数f(x)(x≠0)的导函数为f′(x),且满足f(-1)=0,当x0时,2f(x)xf′(x),则使得f(x)0成立的x的取值范围是________.
(-1,0)∪(0,1)[构造F(x)=fxx2,则F′(x)=fx·x-2fxx3,当x0时,xf′(x)-2f(x)0,可以推出当x0时,F′(x
∵f(x)为偶函数,y=x2为偶函数,∴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F(x)的图象如图所示,根据图象可知f(x)0的解集为(-1,0)∪(0,1).]
反思领悟(1)出现nf(x)+xf′(x)形式,构造函数F(x)=xnf(x).
特别地,①出现xf′(x)+f(x)形式,构造函数F(x)=xf(x);
②出现xf′(x)+2f(x)形式,构造函数F(x)=x2f(x).
(2)出现xf′(x)-nf(x)形式,构造函数F(x)=fx
特别地,①出现xf′(x)-f(x),构造函数F(x)=fx
②出现xf′(x)-2f(x),构造函数F(x)=fx
题型二利用f(x)与ex构造函数
[典例2]定义在R上的函数f(x)满足f(x)+f′(x)1,f(0)=4,则不等式exf(x)ex+3的解集为________.
[阅读与思考]设g(x)=exf(x)-ex,则g′(x)=exf(x)+exf′(x)-ex,因为f(x)+f′(x)1,所以f(x)+f′(x)-10,所以g′(x)0,所以y=g(x)在定义域R上单调递增,因为exf(x)ex+3,所以g(x)3,又因为g(0)=e0f(0)-e0=3,所以g(x)g(0),所以x0,即x∈(0,+∞).
反思领悟(1)出现f′(x)+nf(x)形式,构造函数F(x)=enxf(x);特别地,出现f′(x)+f(x)形式,构造函数F(x)=exf(x);
(2)出现f′(x)-nf(x)形式,构造函数F(x)=fxenx;特别地,出现f′(x)-f(x)形式,构造函数F(x)
题型三利用f(x)与sinx,cosx构造函数
[典例3](2025·常州模拟)已知函数y=f(x-1)的图象关于点(1,0)对称,且当x0时,f′(x)sinx+f(x)cosx0,则下列说法正确的是()
A.f5π6-f7π6-f
B.-f7π6f5π6-f
C.-f-π6-f7π6
D.-f-π6f5π6-
[阅读与思考]由f(x-1)的图象关于点(1,0)对称可知,f(x)的图象关于点(0,0)对称,则f(x)为奇函数,令g(x)=f(x)sinx,则g(x)为偶函数,
又当x0时,g′(x)=f′(x)sinx+f(x)cosx0,
则g(x)在(0,+∞)上单调递增,
则g-π6=gπ6g5π6
即-12f-π612f5π6-
即-f-π6f5π6-f7π
反思领悟函数f(x)与sinx,cosx相结合构造可导函数的几种常见形式:
F(x)=f(x)sinx,F′(x)=f′(x)sinx+f(x)·cosx;
F(x)=fxsinx,F′(x)
F(x)=f(x)cosx,F′(x)=f′(x)cosx-f(x)·sinx;
F(x)=fxcosx,F′(x)
【教用·备选题】
1.已知偶函数f(x)的定义域为-π2,π2,其导函数为f′(x),当0xπ2时,有f′(x)cosx+f(x)sinx0成立,则关于x的不等式f(x)2fπ
A.-π2,-π
C.-π2,-
A[因为偶函数f(x)的定义域为-π2,π2,所以设g(
则g(-x)=f-xcos
即g(x)也是偶函数.当0xπ2
根据题意g′(x)=fx
则g(x)在0,
则g(x)在-π
所以f(x)2fπ3cosx?fxcosxfπ3cosπ
所以x
解得x∈-π2
2.设定义在(0,+∞)上的函数f(x)的导函数为f′(x),且满足xf′(x)+3f(x)0,则关于x的不等式x3-13f(x-3)-f(3)0的解集为
A.(3,6) B.(0,3)
C.(0,6) D.(6,+∞