逆函式求導公式 導數公式逆用中的函式構造

2021-10-13 01:35:55 字數 2067 閱讀 4114

在導數中,我們經常遇到這樣的問題,題目條件給出乙個與$f(x)$與$f'(x)$都相關的函式不等式,要解決某些與該函式相關的不等式問題,如

定義在$\left(0,\dfrac \right )$上的函式$f(x)$的導函式為$f'(x)$,且恒有$f(x)\cdot\tan x

a.$\sqrt 3f\left(\dfrac \right )>\sqrt 2f\left(\dfrac \right )$

b.$f(1)<2f\left(\dfrac \right )\sin 1$

c.$\sqrt 2f\left(\dfrac \right )>f\left(\dfrac \right )$

d.$\sqrt 3f\left(\dfrac \right )

關鍵是題中不等式如何利用,我們知道$$(\sin x)'=\cos x,(\cos x)'=-\sin x,$$於是建構函式$f(x)=f(x)\cos x$,由題中不等式得$$[f(x)]'=\cos x\big(f'(x)-f(x)\cdot \tan x\big)>0.$$即$f(x)$在$\left(0,\dfrac \right )$上單調遞增,從而有$$f(0)

這類問題,通常都是根據所給函式不等式的形式去構造出新的函式$f(x)$,使得題中的函式不等式為$f'(x)$的乙個因式,從而得到$f'(x)$的正負,推導出想要的結論,如何構造新的函式有下面兩個最常見的模型:

模型一 $$\big(^\cdot f(x)\big)'=^\big(af(x)+f'(x)\big),$$當$a=1$時,會出現因式$f(x)+f'(x)$;當$a=-1$時,會出現因式$f(x)-f'(x)$,這是此模型中最常見的兩種形式;

模型二 $$\big(x^b\cdot f(x)\big)'=x^\big(bf(x)+xf'(x)\big),$$當$b=1$時,會出現因式$f(x)+xf'(x)$;當$b=-1$時,會出現因式$f(x)-xf'(x)$,這是此模型中最常見的兩種形形式.

例題一 設定義在$\mathcal$上的函式$f(x)$的導函式為$f'(x)$,且滿足$f'(x)

分析與解 由模型一知,當$a=-1$時,有$$\big(f(x)\cdot ^\big)=^\big(f'(x)-f(x)\big),$$於是建構函式$f(x)=f(x)\cdot^$知$f'(x)<0$,即$f(x)$在$\mathcal $上單調遞減,所解不等式即$$f(x)=f(x)^<1=f(0),$$所以$x>0$,所求解集為$(0,+\infty)$.

這類問題還常常與函式的奇偶性結合在一起考察,如:

例題二 已知定義在$\mathcal$上的奇函式$f(x)$的導函式為$f'(x)$,當$x\ne 0$時,$f'(x)+\dfrac >0$,若$a=\dfrac 12f\left(\dfrac 12\right )$,$b=-2f(-2)$,$c=\left(\ln\dfrac 12\right )f\left(\ln\dfrac 12\right )$,則$a,b,c$的大小關係為________.

分析與解 由模型二知$$f'(x)+\dfrac =\dfrac ,$$於是建構函式$f(x)=xf(x)$,有$$\big(x>0,f'(x)>0\big)\land \big(x<0,f'(x)<0\big),$$即函式$f(x)$在$(-\infty,0)$上單調遞減,在$(0,+\infty)$上單調遞增.又因為$f(x)$是定義在$\mathcal$上的偶函式,且由$\dfrac 12

下面給出兩道練習:

練習一 已知定義在$\mathcal$上的奇函式$f(x)$的導函式為$f'(x)$,$f(-1)=0$,當$x>0$時,$xf'(x)-f(x)<0$,則$f(x)>0$的解集為_______.

答案 $(-\infty,-1)\cup (0,1)$.

提示 建構函式$f(x)=x^f(x)$.

練習二 已知定義在$\mathcal$上的函式$f(x)$的導函式為$f'(x)$,且$2f(x)+xf'(x)>x^2$,下面的不等式在$\mathcal$上恆成立的是(  )

a.$f(x)>0$

b.$f(x)<0$

c.$f(x)>x$

d.$f(x)

答案 a

提示 建構函式$f(x)=x^2f(x)$,注意需要利用$x^3$去決定導函式的正負.

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