导数抽象函数的相关解法初探

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  在导数的学习时,我们经常遇到一些导数与抽象函数的问题,学生往往对这类题目束手无策,下面我通过几个相关题目的分析解答,归纳一些这类题目的解。
  1.已知函数f(x)的定义域为R,f(12)=?12,对任意的x∈R满足f′(x)>4x,当α∈[0,2π]时,不等式f(sinα)+cos2α>0的解集为()
  A. (π/6,5π/6) B. (π/3,2π/3)
  C. (4π/3,5π/3) D. (7π/6,11π/6)
  考点:利用导数研究函数的单调性
  分析:
  令g(x)=f(x)+1-2x2,求导可得g(x)单调递增,且g(1/2)=0,故不等式f(sinα)+cos2α>0的解集为g(sinα)>0的解集.
  解答:令g(x)=f(x)+1?2x2,则g′(x)=f′(x)?4x>0,
  故g(x)在R上单调递增,
  又g(1/2)=f(1/2)+1?2×1/4=?1/2+1?1/2=0,
  ∴g(x)>0的解集为x>1/2,
  ∵cos2α=1?2sin2α,故不等式f(sinα)+cos2α>0等价于f(sinα)+1?2sin2α>0,
  即g(sinα)>0,
  ∴sinα>1/2,又α∈[0,2π],
  ∴π/6<α<5π/6,故选D.
  2.设f'(x)是函数f(x)(x∈R)的导函数,对任意的x∈R,有f(-x)+f(x)=2x2,且在(0,+∞)上,f'(x)>2x,若f(2-a)-f(a)≥4-4a(a>0),则实数a的取值范围为
  A.[1,3) B.(0,1) C.(0,1] D.[1,+∞)
  考点:
  利用导数研究方程根的问题;利用导数研究函数的极值与最值;利用导数研究函数的单调性;
  分析:
  本题考查构造函数的方法、导数的应用、函数奇偶性的判断等基础知识,考查考生的运算求解能力、推理论证能力以及化归与转化思想.求解时,构造函数g(x)=f(x)-x2是解题的关键.
  ∵对任意的x∈R,有f(-x)+f(x)=2x2,令g(x)=f(x)-x2,則g(-x)=f(-x)-(-x)2,g(x)+g(-x)=0,∴g(x)为奇函数.又g'(x)=f '(x)-2x>0,∴g(x)在(0,+∞)上单调递增,而由奇函数的性质得g(x)在R上单调递增.∵f(2-a)-f(a)≥4-4a(a>0),且(2-a)2-a2=4-4a,∴f(2-a)-(2-a)2≥f(a)-a2(a>0),即g(2-a)≥g(a)(a>0),∴2-a≥a且a>0,解得0  3.已知定义在(0,+∞)上的函数f(x)的导函数f′(x)满足xf′(x)+f(x)=lnx/x,且f(e)=1/e,其中e为自然对数的底数,则不等式f(x)+e>x+1/e的解集是
  A. (0,e) B. (0,1/e) C. (1/e,e) D. (e,+∞)
  考点:利用导数研究函数的单调性
  分析:根据题意,令g(x)=xf(x),求出其导数g′(x)=xf′(x)+f(x)=lnx/x,求出其积分可得g(x)=1/2(lnx)2+C,又由f(e)的值计算可得g(e)=1,由此可得C的值,即可得f(x)的解析式,令h(x)=f(x)-x,对其求导分析可得函数h(x)=f(x)-x在(0,+∞)上递减,将不等式f(x)+e>x+1/e转化为h(x)>h(e),结合h(x)的单调性分析可得答案.
  解答:
  根据题意,设函数g(x)=xf(x),其导数g′(x)=xf′(x)+f(x)=lnx/x,
  则g(x)=1/2(lnx)2+C,
  又由f(e)=1/e,则g(e)=ef(e)=1,
  则g(e)=1/2(lne)2+C=1,解可得C=1/2,
  则g(x)=xf(x)=1/2(lnx)2+1/2,则f(x)=1/2x(lnx)2+1/2x
  令h(x)=f(x)?x,其导数h′(x)=f′(x)?1=?(lnx+1)22x2<0,
  故函数h(x)=f(x)?x在(0,+∞)上递减,
  f(x)+e>x+1/e f(x)?x>1/e?e f(x)?x>f(e)?e h(x)>h(e),
  又由函数h(x)=f(x)?x在(0,+∞)上递减,
  则有0  希望通过这几个题目的分析解答,大家可以对这类与导数相关的抽象函数的解题方法有一定的帮助。
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