函數(shù)作為整個數(shù)學(xué)學(xué)科知識體系中的重要組成部分,反映了客觀世界兩個集合之間的對應(yīng)關(guān)聯(lián)。導(dǎo)數(shù)作為研究函數(shù)性質(zhì)的有力工具,能夠應(yīng)用于函數(shù)單調(diào)性、最值、極值、切線等知識中。使用導(dǎo)數(shù)巧妙解答函數(shù)題目已成為考查同學(xué)們對函數(shù)與導(dǎo)數(shù)不等式相關(guān)知識點的常見題型,能夠多層次全面地考查同學(xué)們對所學(xué)知識點的綜合應(yīng)用能力,鍛煉同學(xué)們的數(shù)學(xué)邏輯推理思維,并培養(yǎng)大家的數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
一、聯(lián)想和、差函數(shù)的導(dǎo)數(shù)運算法則
例1 函數(shù)f(x),g(x)連續(xù),且在區(qū)間(a,b)內(nèi)可導(dǎo),在f'(x)
A.f(x)>g(x)
B.f(x)<g(x)
C.f(x)+g(a)<g(x)+f(a)
D.f(x)+g(b)<g(x)+f(b)
解析:題中給出的已知條件f'(x)<g'(x),能夠讓我們在解題時自然地聯(lián)想到差函數(shù)的導(dǎo)數(shù)運算法則[f(x)-g (x)]' =f'(x)-g'(x)。
所以可以根據(jù)題目構(gòu)造函數(shù)h (x)=f(x)-g(x),則h'(x)=[f(x)-g(x)]'=f'(x)-g'(x)。
已知f'(x)<g'(x),因此h'(x)=[f(x)-g(x)]'=f'(x)-g'(x)<0,函數(shù)h(x)在區(qū)間[a,b]內(nèi)單調(diào)遞減。因此,當(dāng)x∈(a,b)時,h(b)<h(x)<h(a),轉(zhuǎn)換可得f(b)-g(b)<f(x)-g(x)<f(a)-g(a),通過移項整理可得f(x)+g(a)<g(x)+f(a),C 選項正確,而f (x )+g (b)>g(x)+f(b),說明D選項錯誤。
例2 已知函數(shù)f(x)的定義域為R,f(-1)=2,假設(shè)任意x∈R,f'(x)>2恒成立,則f(x)>2x+4的解集為( )。
A.(-1,1) B.(-1,+∞)
C.(-∞,-1) D.(-∞,+∞)
解析:導(dǎo)數(shù)f'(x)的正負值,將與f(x)函數(shù)的單調(diào)性密切關(guān)聯(lián),那么題目中的f'(x)>2到底代表什么? 結(jié)合題目給出的結(jié)論f(x)>2x+4,可以構(gòu)造函數(shù)g(x)=f(x)-2x-4。
故不等式f(x)>2x+4?g(x)>0。由于題目已知條件f'(x)>2,可得g'(x)=f'(x)-2>0,g(x)函數(shù)在R 上單調(diào)遞增。
再加上f(-1)=2,可得g (-1)=f(-1)+2-4=0。因此,f(x)>2x+4?g(x)>g(-1)?x>-1,B選項正確。
題干中給出條件f'(x)>2,和最終結(jié)論f(x)>2x+4之間呈結(jié)構(gòu)特征密切關(guān)聯(lián),同學(xué)們求解時容易聯(lián)想函數(shù)g(x)=f(x)-2x-4的單調(diào)性。
二、巧設(shè)“y=f(x)±g(x)”型可導(dǎo)函數(shù)
在數(shù)學(xué)題目所給出的條件內(nèi)存在或經(jīng)過變形呈現(xiàn)f'(x)±g'(x)的情況,可以逆用f'(x)±g'(x)=[f(x)±g(x)]',構(gòu)造可導(dǎo)函數(shù)h(x)=f(x)±g(x),并利用此函數(shù)性質(zhì)解決函數(shù)問題。
例3 假設(shè)奇函數(shù)f(x)是定義域為R的可導(dǎo)函數(shù),當(dāng)x>0時,f'(x)+cos x<0,那么當(dāng)x≤0時,( )。
A.f(x)+sin x≥f(0)
B.f(x)+sin x≤f(0)
C.f(x)-sin x≥f(0)
D.f(x)-sin x≤f(0)