第 4 讲 导数与构造法
讲义设计提纲:
构造法是高中数学学习中一种极其重要的思维方法与学科方法,通过对数学问
题的已知条件和结论进行深入分析,抓住问题的本质特征,恰当地构造辅助元素或数学
模型,转化原问题的结构,重组条件和结论之间的关系,产生一种新的结构,通常这种新
结构的构思精巧,聅想丰富、思维灵活,通过构造所得新问题的解决出奇制胜地解决了
原问题.
构造法是高考中的一个热点内容,同时也是一个难点内容,其常与导数、函数、
不等式相结合,考查考生的综合数学素质,下面对在考试中常出现的题型以及解题技
巧进行一下总结。
技巧一:根据f(x)与f'(x)的关系构造函数
在导数及其应用的客观题中,有一个热点考察点,即不给出函数的具体解析时,二是给出 f(x)与f'(x)
的关系式,需根据此条件构造抽象函数,再根据构造函数的单调性解决问题,构造函数的的关键是结合导数的
求导法则 和 的结构特征和具体函数的导
函数的特点构造函数。
类型1 利用f(x)与xn构造例1(1)(2023·重庆模拟)已知定义域为{x|x≠0}的偶函数f(x),其导函数为f′(x),对任意正实数x满足xf′
(x)>2f(x)且f(1)=0,则不等式f(x)<0的解集是( )
A.(-∞,1) B.(-1,1)
C.(-∞,0)∪(0,1) D.(-1,0)∪(0,1)
【答案】 D
【解析】 令g(x)=且x≠0,
则g′(x)=,
又对任意正实数x满足xf′(x)>2f(x),
即当x>0时,g′(x)>0,
所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,
由f(x)为偶函数,则g(-x)===g(x),所以g(x)也为偶函数,故g(x)在(-∞,0)上单调递减,
则g(-1)=g(1)==0,且f(x)<0等价于g(x)=<=g(1),
所以x∈(-1,0)∪(0,1).
(2) (2023·苏州质检)已知函数f(x)在R上满足f(x)=f(-x),且当x∈(-∞,0]时,f(x)+xf′(x)<0成立,若a
=20.6·f(20.6),b=ln 2·f(ln 2),c= ·f ,则a,b,c的大小关系是( )
A.a>b>c B.c>b>a
C.a>c>b D.c>a>b
【答案】 B
【解析】 因为函数f(x)在R上满足f(x)=f(-x),所以函数f(x)是偶函数,
令g(x)=xf(x),则g(x)是奇函数,g′(x)=f(x)+x·f′(x),
由题意知,当x∈(-∞,0]时,f(x)+xf′(x)<0成立,所以g(x)在(-∞,0]上单调递减,
又g(x)是奇函数,所以g(x)在R上单调递减,
因为20.6>1,0<ln 2<1,log =-3<0,
2
所以log <0<ln 2<1<20.6,
2
又a=g(20.6),b=g(ln 2),c=g ,
所以c>b>a.
利用f(x)与xn构造函数:①出现nf(x)+xf'(x)形式,构造函数F(x)=xnf(x);②出现
f (x)
xf'(x)-nf(x)形式,构造函数F(x)= .
xn
【对点演练1】已知偶函数f(x)(x≠0)的导函数为f'(x),且满足f(-1)=0,当x>0时,2f(x)>
xf'(x),则使得f(x)>0成立的x的取值范围是 ;
f (x) f '(x)·x-2f (x)
【解析】构造F(x)= ,则F'(x)= ,当x>0时,xf'(x)-2f(x)<0,可以
x2 x3
推出当x>0时,F'(x)<0,F(x)在(0,+∞)上单调递减.∵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).
类型2 利用f(x)与ex构造
例2(1) (2022·蚌埠质检)已知可导函数f(x)的导函数为f′(x),若对任意的x∈R,都有f′(x)-f(x)<1,且
f(0)=2 022,则不等式f(x)+1>2 023ex的解集为( )
A.(-∞,0) B.(0,+∞)
C. D.(-∞,1)
【答案】 A
【解析】 构造函数F(x)=,
则F′(x)==,因为f′(x)-f(x)<1,所以F′(x)<0恒成立,故F(x)=在R上单调递减,f(x)+1>2 023ex可变形
为>2 023,又f(0)=2 022,所以F(0)==2 023,
所以F(x)>F(0),解得x<0.
(2) f(x)为定义在R上的可导函数,且f'(x)>f(x),对任意正实数a,下列式子一定成立的是 (
)
A.f(a)<eaf(0) B.f(a)>eaf(0)
f (0) f (0)
C.f(a)< D.f(a)>
ea ea
【答案】B
f (x) f '(x)ex-f (x)ex f '(x)-f (x)
【解析】令g(x)= ,则g'(x)= = >0.∴g(x)在R上为增函数,
ex (ex)2 ex
f (a) f (0)
又a>0,∴g(a)>g(0),即 > .故f(a)>eaf(0).
ea e0
(1)出现f′(x)+nf(x)形式,构造函数F(x)=enxf(x);
(2)出现f′(x)-nf(x)形式,构造函数F(x)=.
【对点演练1】 (2023·南昌模拟)已知定义在R上的函数f(x)满足f(x)+f′(x)>0,且有f(3)=3,则f(x)>3e3-x的
解集为________.
【答案】 (3,+∞)
【解析】 设F(x)=f(x)·ex,则F′(x)=f′(x)·ex+f(x)·ex=ex[f(x)+f′(x)]>0,
∴F(x)在R上单调递增.
又f(3)=3,则F(3)=f(3)·e3=3e3.
∵f(x)>3e3-x等价于f(x)·ex>3e3,
即F(x)>F(3),∴x>3,即所求不等式的解集为(3,+∞).
【对点演练2】已知函数f(x)在R上可导,其导函数为f'(x),且满足:(x-1)[f'(x)-f(x)]>0,f
(2-x)=f(x)·e2-2x,则下列判断一定正确的是( )
A.f(1)<f(0) B.f(2)>e2f(0)
C.f(3)>e3f(0) D.f(4)<e4f(0)
【答案】C
f (x) exf '(x)-exf (x) f '(x)-f (x)
【解析】构造F(x)= ,则F'(x)= = ,由(x-1)[f'(x)-f
ex e2x ex
(x)]>0,则x>1时F'(x)>0,F(x)在(1,+∞)上单调递增.当x<1时F'(x)<0,F(x)在(-∞,
1)上单调递减.又由f(2-x)=f(x)e2-2x⇔F(2-x)=F(x)⇒F(x)关于x=1对称,从而F(3)>F
f (3) f (0)
(0),即 > ,∴f(3)>e3f(0),故选C.
e3 e0
类型3利用f(x)与sin x,cos x构造函数
例3(多选)已知定义在 上的函数f(x),f′(x)是f(x)的导函数,且恒有cos xf′(x)+sin xf(x)<0成立,则(
)
A.f >f B.f >f
C.f >f D.f >f
【答案】CD
【解析】根据题意,令g(x)=,x∈ ,则其导数g′(x)=,又由x∈ ,且恒有cos xf′(x)+sin xf(x)<
0,则有g′(x)<0,即函数g(x)为减函数.由<,则有g >g ,即 ,分析可得f >f
;又由<,则有g >g ,即 ,分析可得f >f .
利用f(x)与sin x,cos x构造函数的常见类型:①由条件f'(x)sin x+f(x)cos x,一般构造函
数F(x)=f(x)sin x;②由条件f'(x)cos x-f(x)sin x,一般构造函数F(x)=f(x)cos x;③由条件
f '(x)sinx-f (x)cosx f (x) f '(x)cosx+f (x)sinx
,一般构造函数F(x)= ;④由条件 ,一般构
sin2x sinx cos2x
f (x)
造函数F(x)= .
cosx( π)
【对点演练1】已知函数f(x)定义在 0, 上,f'(x)是它的导函数,且恒有f(x)<f'(x)tan x成立,又
2
(π) 1
知f = ,则关于x的不等式f(x)>sin x的解集是 .
6 2
(π π)
【答案】 ,
6 2
f (x)
【解析】∵f(x)<f'(x)tan x,∴f'(x)sin x-f(x)cos x>0,令 g(x)= ,∴g'(x)=
sinx
(π)
f
f '(x)sinx-f (x)cosx ( π) f (x) 6
>0,∴g(x)在 0, 上为增函数,由f(x)>sin x,∴ >1= ,
sin2x 2 sinx π
sin
6
π (π π)
∴x> ,∴不等式的解集为 , .
6 6 2
技巧二 变量分离构造函数
[ π π]
例4(1)已知α,β∈ - , ,且αsin α-βsin β>0,则下列结论正确的是 ( )
2 2
A.α>β B.α2>β2
C.α<β D.α+β>0
【答案】B
[ π]
【解析】构造函数f(x)=xsin x,则f'(x)=sin x+xcos x.当x∈ 0, 时,f'(x)≥0,f(x)是增函数,
2
[ π )
当x∈ - ,0 时,f'(x)<0,f(x)是减函数,又f(x)为偶函数,∴αsin α-βsin β>0⇔αsin α>βsin β⇔f
2
(α)>f(β)⇔f(|α|)>f(|β|)⇔|α|>|β|⇔α2>β2,故选B.
(2)(2020·全国Ⅰ)若2a+log a=4b+2log b,则( )
2 4
A.a>2b B.a<2b
C.a>b2 D.a<b2
【答案】 B
【解析】 由指数和对数的运算性质可得2a+log a=4b+2log b=22b+log b.
2 4 2
令f(x)=2x+log x,
2
则f(x)在(0,+∞)上单调递增,
又∵22b+log b<22b+log b+1=22b+log 2b,
2 2 2
∴2a+log a<22b+log 2b,
2 2
即f(a)<f(2b),∴a<2b.
当条件式含有两个变量式,可对条件变形化简,将变量分离,即化为等式或不等式的左右两侧形式
相当,一边一个变量,根据结构特点构造函数,再结合函数的单调性得出两个变量的关系,进而解决问题。1 1
【对点演练1】若ln x-ln y< - (x>1,y>1),则 ( )
lnx ln y
A.ey-x>1B.ey-x<1 C.ey-x-1>1 D.ey-x-1<1
【答案】A
1 1 1 1
【解析】 依题意,ln x- <ln y- ,令f(t)=t- (t≠0).则f'(t)=1+ >0,∴f(t)在(-
lnx ln y t t2
1 1
∞,0),(0,+∞)上单调递增;又x>1,y>1,得ln x>0,ln y>0,又ln x- <ln y- .则f(ln
lnx ln y
x)<f(ln y).又f(t)在(0,+∞)上单调递增.则ln x<ln y,∴1<x<y,即y-x>0,∴ey-x>e0=1,A
正确,B不正确;又y-x-1无法确定与0的关系,故C、D不正确.
【对点演练2】已知a<5且ae5=5ea,b<4且be4=4eb,c<3且ce3=3ec,则( )
A.c<b<a B.b<c<a
C.a<c<b D.a<b<c
【答案】D
【解析】由题意得0<a<5,0<b<4,0<c<3.
令f(x)=(x>0),则f′(x)=,
当0<x<1时,f′(x)<0,当x>1时,f′(x)>0,
故f(x)在(0,1)上为减函数,在(1,+∞)上为增函数,
因为ae5=5ea,所以=,
即f(5)=f(a),而0<a<5,
故0<a<1.同理0<b<1,0<c<1,f(4)=f(b),f(3)=f(c).
因为f(5)>f(4)>f(3),所以f(a)>f(b)>f(c),
所以0<a<b<c<1.
技巧三 根据数值特点构造函数
例5(1)已知a=,b=,c=,则a、b、c的大小关系为( )
A.b<c<a B.c<a<b
C.a<c<b D.c<b<a
【答案】C
【解析】设f(x)=,则f′(x)=,
当0<x<e时,f′(x)>0;当x>e时,f′(x)<0,则f(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减,
则当x=e时,f(x) ==,
max
即b>a,b>c;
a-c=-==<0,则c>a,所以b>c>a.
1
(2)(2022·新高考Ⅰ卷)设a=0.1e0.1,b= ,c=-ln0.9,则( )
9
A. a<b<c B. c<b<a C. c<a<b D. a<c<b
【答案】C1 x
【解析】设f(x)=ln(1+x)-x(x>-1),因为f' (x)= -1=- ,
1+x 1+x
当x∈(-1,0)时,f' (x)>0,当x∈(0,+∞)时f' (x)<0,
所以函数f(x)=ln(1+x)-x在(0,+∞)单调递减,在(-1,0)上单调递增,
1 10 1 1 10
所以f( )<f(0)=0,所以ln - <0,故 >ln =-ln0.9,即b>c,
9 9 9 9 9
1 9 1 9 - 1 1 1 1
所以f(- )<f(0)=0,所以ln + <0,故 <e 10,所以 e10< ,
10 10 10 10 10 9
故a<b,
1
(x2-1)ex+1
设g(x)=xex+ln(1-x)(0<x<1),则g' (x)=(x+1)ex+ = ,
x-1 x-1
令h(x)=ex (x2-1)+1,h' (x)=ex (x2+2x-1),
当0<x<❑√2-1时,h' (x)<0,函数h(x)=ex (x2-1)+1单调递减,
当❑√2-1<x<1时,h' (x)>0,函数h(x)=ex (x2-1)+1单调递增,
又h(0)=0,
所以当0<x<❑√2-1时,h(x)<0,
所以当0<x<❑√2-1时,g' (x)>0,函数g(x)=xex+ln(1-x)单调递增,
所以g(0.1)>g(0)=0,即0.1e0.1>-ln0.9,所以a>c
故选:C.
对于给出具体的数值比较大小的问题,当采用基础的“化同底”、“化同指”和中间值法不能解决
时,可对数值进行合理变形,寻找结构的相同点,依次为突破口,构造函数,然后利用函数的单调性比较大小。
【对点演练1】(多选)下面比较大小正确的有 ( )
ln2 1
A. > B.3ln 4<4ln 3
2 e
π
C. >ln π D.3<eln 3
e
【答案】BC
lnx 1-lnx
【解析】根据题意可构造函数f(x)= ,则f'(x)= ,由于函数y=ln x在(0,+∞)上单调递
x x2
lnx
增,且ln e=1,从而当0<x≤e时,f'(x)≥0,则函数f(x)= 在(0,e]上单调递增,当x>e时,
x
lnx
f'(x)<0,则函数f(x)= 在(e,+∞)上单调递减,又0<2<e<3<π<4,所以f(2)<f(e),f
x
ln2 ln e ln3 ln4 ln e ln π ln e ln3 ln2 lne
(e)>f(3)>f(π)>f(4),即 < , > , > , > ,故 <
2 e 3 4 e π e 3 2 e
1 π
= ,选项A错;3ln 4<4ln 3,选项B正确; >ln π,选项C正确;3>eln 3,选项D错.故选B、C.
e e
【对点演练2】设a 2022ln2020,b2021ln2021,c2020ln2022,则( )A.acb B.cba
C.ba c D.abc
【答案】D
1
1 lnx
【解析】令 lnx 且 ,则 x ,
f(x) f(x)
x1 x(0,) (x1)2
1 1 1
若g(x)1 lnx,则在 上g(x) 0,即 单调递减,
x x(0,) x2 x g(x)
1 1 1
又g(e) 0,g(e2) 10,即x ( ,e2)使 ,
e e2 0 e g(x )0
0
∴在(x ,)上g(x)0,即 f(x)0, f(x)单调递减;
0
ln2021 ln2020
∴ ,有 ,即 ,
f(2021) f(2020) 2022 2021 ab
1
1 lnx
令 lnx 且 ,则 x ,
m(x) m(x)
x1 x(0,1)U(1,) (x1)2
1 1 1
若n(x)1 lnx,则n(x) ( 1),即在 上 单调递增,在 上 单调递减,
x x x x(0,1) n(x) x(1,) n(x)
∴n(x)n(1)0,即m(x)0,m(x)在x(1,)上递减,
ln2022 ln2021
∴ ,有 ,即 ,
m(2022)m(2021) 2021 2020 bc
故选:D.
技巧4 根据指对变形构造函数
例6(2023·武汉模拟)已知a>0,若在(1,+∞)上存在x使得不等式ex-x≤xa-aln x成立,则a的最小值为
________.
【答案】 e
【解析】 ∵xa= =ealn x,∴不等式即为ex-x≤ealn x-aln x,
∵a>0且x>1,∴aln x>0,设y=ex-x,则y′=ex-1>0,故y=ex-x在(1,+∞)上单调递增,
∴x≤aln x,即a≥,
即存在x∈(1,+∞),使a≥,∴a≥ ,
min
设f(x)=(x>1),则f′(x)=,当x∈(1,e)时,f′(x)<0;
当x∈(e,+∞)时,f′(x)>0,
∴f(x)在(1,e)上单调递减,在(e,+∞)上单调递增,
∴f(x) =f(e)=e,∴a≥e.
min故a的最小值为e.
(1)指对同构,经常使用的变换形式有两种,一种是将x变成ln ex然后构造函数;另一种是将x变
成eln x然后构造函数.
(2)常见的同构形函数:xlnx与xex ;x+lnx与x+ex,
常见的同构变形:x=elnx=lnex ;xlnx=elnx∙lnx ;xex=elnx+x=lnex∙ex
注意:同构后的整体变量范围.
【对点演练】(2023·南京模拟)设a,b都为正数,e为自然对数的底数,若aea<bln b,则( )
A.ab>e B.b>ea
C.ab<e D.b<ea
【答案】 B
【解析】 由已知aea<bln b,
则ealn ea<bln b.
设f(x)=xln x,
则f(ea)<f(b).
因为a>0,则bln b>0,则b>1.
当x>1时,f′(x)=ln x+1>0,
则f(x)在(1,+∞)上单调递增,
所以ea<b.
技巧5 指对分离构造函数
例7已知函数f(x)=x2+2x-2xex.当x>0时,证明f(x)-2x+x2+x3<-2eln x.
【解析】证明:要证明f(x)-2x+x2+x3<-2eln x.即证2ex-x2-2x>(x>0).
令g(x)=2ex-x2-2x(x>0), h(x)=(x>0).
g′(x)=2(ex-x-1),g″(x)=2(ex-1)>0,所以g′(x)在(0,+∞)上单调递增,g′(x)>g′(0)=0.
所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,g(x)>g(0)=2.
h′(x)=,可得h(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减,
所以h(x)≤h(e)=2.
又g(x)与h(x)取最值点不同,
所以g(x)>h(x)在(0,+∞)恒成立,
故2ex-x2-2x>(x>0).所以当x>0时,f(x)-2x+x2+x3<-2eln x.
【对点演练】已知f(x)=xln x.
(1)求函数f(x)的最小值;
(2)证明:对一切x∈(0,+∞),都有ln x>-成立.
【解析】(1)解:由f(x)=xln x,x>0,得f′(x)=ln x+1.令f′(x)=0,得x=.
当x∈ 时,f′(x)<0,f(x)单调递减;当x∈ 时,f′(x)>0,f(x)单调递增.
所以f(x)的极小值即最小值,为f =-.
(2)证明:问题等价于证明xln x>-(x∈(0,+∞)).
由(1)可知f(x)=xln x(x∈(0,+∞))的最小值是-,当且仅当x=时取到.
设m(x)=-(x∈(0,+∞)),
则m′(x)=.
由m′(x)<0,得x>1时,m(x)单调递减;
由m′(x)>0,得0<x<1时,m(x)单调递增.
易知m(x) =m(1)=-.
max
从而对一切x∈(0,+∞),xln x≥-≥-,又两个等号不同时取到,
即对一切x∈(0,+∞),都有ln x>-成立.
1.(2023·株洲模拟)已知a=,b=,c=,则( )
A.a<b<c B.c<a<b
C.b<a<c D.c<b<a
【答案】 B
【解析】 设f(x)=,则a=f(e),b=f(2),c=f(3),又f′(x)=,于是当x∈(,+∞)时,f′(x)<0,故f(x)=在(,
+∞)上单调递减,注意到<=2<e<3,则有f(3)<f(e)<f(2),即c<a<b.
2.若2x-2y<3-x-3-y,则( )
A.ln(y-x+1)>0 B.ln(y-x+1)<0
C.ln|x-y|>0 D.ln|x-y|<0
【答案】 A
【解析】 由2x-2y<3-x-3-y,
得2x-3-x<2y-3-y,
令f(t)=2t-3-t,
∵y=2t为R上的增函数,y=3-t为R上的减函数,
∴f(t)为R上的增函数,
∴x<y,
∵y-x>0,∴y-x+1>1,∴ln(y-x+1)>0,则A正确,B错误;
∵|x-y|与1的大小不确定,故C,D无法确定.
3.(2023·济南模拟)已知f(x)是定义在R上的偶函数,f′(x)是f(x)的导函数,当x≥0时,f′(x)-2x>0,且f(1)
=3,则f(x)>x2+2的解集是( )A.(-1,0)∪(1,+∞) B.(-∞,-1)∪(1,+∞)
C.(-1,0)∪(0,1) D.(-∞,-1)∪(0,1)
【答案】 B
【解析】 令g(x)=f(x)-x2,
因为f(x)是偶函数,
则g(-x)=f(-x)-(-x)2=g(x),
所以函数g(x)也是偶函数,
g′(x)=f′(x)-2x,
因为当x≥0时,f′(x)-2x>0,
所以当x≥0时,g′(x)=f′(x)-2x>0,
所以函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,
不等式f(x)>x2+2即为不等式g(x)>2,
由f(1)=3,得g(1)=2,
所以g(x)>g(1),
所以|x|>1,解得x>1或x<-1,
所以f(x)>x2+2的解集是(-∞,-1)∪(1,+∞).
4.(2023·常州模拟)已知函数y=f(x-1)的图象关于点(1,0)对称,且当x>0时,f′(x)sin x+f(x)cos x>0,则下列
说法正确的是( )
A.f <-f <-f
B.-f <f <-f
C.-f <-f <f
D.-f <f <-f
答案 D
解析 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)sin x,则g(x)为偶函数,
又x>0时,f′(x)sin x+f(x)cos x>0,即[f(x)sin x]′>0,
则g(x)在(0,+∞)上单调递增,
则有g =g <g <g ,
即-f <f <-f ,即-f <f <-f
5.若定义在 上的函数 满足 ,其导函数 ,则下列结论中一定错误的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【 解 析 】 试 题 分 析 令 , 则 , 因 此
,所以选C.
6.若ln m-m+2m2=ln n-n+2e2n2+1,则( )
A.>e B.<e C.m-n>e D.m-n<e
【答案】 A
【解析】 由题意可知,m>0,n>0,则ln m-m+2m2=ln n-n+2e2n2+1>ln(en)-en+2e2n2,
构造函数f(x)=2x2-x+ln x,其中x>0,则f′(x)=4x+-1≥2-1=3>0,
当且仅当x=时,等号成立,所以函数f(x)在(0,+∞)上单调递增,
由ln m-m+2m2>ln(en)-en+2e2n2可得f(m)>f(en),所以m>en>0,则>e,
故A对,B错,无法判断C,D选项的正误.
7.已知定义在R上的函数f(x)的导函数为f′(x),且f(x)<f′(x)<0,则( )
A.ef(2)>f(1),f(2)>ef(1)
B.ef(2)>f(1),f(2)<ef(1)
C.ef(2)<f(1),f(2)>ef(1)
D.ef(2)<f(1),f(2)<ef(1)
【答案】 C
【解析】 由题意可知,函数f(x)在R上单调递减,f(x)+f′(x)<0,f′(x)-f(x)>0.
构造函数h(x)=exf(x),定义域为R,
则h′(x)=exf(x)+f′(x)ex
=ex[f(x)+f′(x)]<0,
所以h(x)在R上单调递减,
所以h(2)<h(1),
所以e2f(2)<ef(1),
即ef(2)<f(1),故A,B错误;
构造函数g(x)=,定义域为R,则g′(x)==>0,
所以g(x)在R上单调递增,
所以g(2)>g(1),所以>,
即f(2)>ef(1),故D错误.
8.(2022·龙岩质检)已知m>0,n∈R,若log m+2m=6,2n+1+n=6,则等于( )
2
A. B.1 C. D.2
【答案】 B
【解析】 由题意得log m+2m=2n+1+n,
2
log m+2m=2×2n+n=log 2n+2×2n,
2 2
令g(x)=log x+2x(x>0),
2
则g′(x)=+2>0,
所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,
因为g(m)=g(2n),所以m=2n,所以=1.
9.(多选)(2023·开封模拟)已知e是自然对数的底数,函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)是f(x)的导函数,且
+ln x·f′(x)>0,则( )
A.f +f(e)>0 B.f <0
C.f(e)>0 D.f(1)=0
【答案】 AC
【解析】 令函数g(x)=ln x·f(x),则g′(x)=+ln x·f′(x)>0,
所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,又g(1)=0,
所以g(e)=f(e)>0,g =-f <0,所以f +f(e)>0,f >0,f(1)的大小不确定.
10.(多选)下列四个命题( 为自然对数的底数)中真命题的是( )
A ;B ;C ;D .
【答案】BC
【解析】构造函数 ,则有导函数 ,显然当 时, ,函数 单调递
增;当 时, ,函数 单调递减,故 ,
由 ,可得 ,即有 ,故A错误;
由 ,可得 ,即有 ,
故B正确;设 ,可得 ,在 时, ,即有 ,则 ,
故C正确;
构造函数 ,则有导函数 ,显然当 时, ,函数 单调递增;当
时, ,函数 单调递减,
由 ,可得 ,故D错误.
11.(多选)(2023·泰州模拟)已知α,β均为锐角,且α+β->sin β-cos α,则( )
A.sin α>sin β B.cos α>cos β
C.cos α<sin β D.sin α>cos β
【答案】 CD
【解析】 ∵α+β->sin β-cos α,
∴β-sin β>-α-sin ,
令f(x)=x-sin x,x∈ ,f′(x)=1-cos x>0,
∴f(x)在 上单调递增,
∴β>-α,
∵α,β均为锐角,
∴cos β<cos ,sin β>sin ,
∴cos β<sin α,sin β>cos α.
12.(多选)若不相等正数a,b,满足 ,则( )
A.a>1 B.b<1
C. D.
【答案】BCD
【解析】
【分析】
将 ,变为 ,再构造 ,然后研究其单调性可求解.
【详解】
由 ,得 ,
令 , ,解得 ,而 时, ; 时, .
所以 在 上单调递减,在 上单调递增.
所以 ,故A不正确,B正确;
要证明 ,即证明 ( ),
只须证 ,只须证 .
令 ,
,
所以 在 上单调递减,所以 ,
所以 ,故C正确;
由于 在 上单调递增,而 ,
所以 ,所以 ,
所以 ,故D正确.
故选:BC
13.已知f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)为f(x)的导函数,且满足f(x)<-xf′(x),则不等式f(x+1)>(x-1)f(x2-
1)的解集是________.
【答案】 (2,+∞)
【解析】 根据题意,构造函数y=xf(x),x∈(0,+∞),
则y′=f(x)+xf′(x)<0,
所以函数y=xf(x)在(0,+∞)上单调递减.
又因为f(x+1)>(x-1)f(x2-1),
所以(x+1)f(x+1)>(x2-1)f(x2-1),
所以0<x+1<x2-1,解得x>2,
所以不等式f(x+1)>(x-1)f(x2-1)的解集是(2,+∞).
14.(2022·渭南模拟)设实数λ>0,对任意的x>1,不等式λeλx≥ln x恒成立,则λ的取值范围为________.
【答案】 λ≥
【解析】 由题意,得eλx·λx≥xln x=eln x·ln x,
令f(t)=t·et,t∈(0,+∞),则f′(t)=(t+1)·et>0,
所以f(t)在(0,+∞)上单调递增,
又f(λx)≥f(ln x),
即当x∈(1,+∞)时,λx≥ln x,
即λ≥恒成立,
令g(x)=,x∈(1,+∞),
则g′(x)=,
所以在(1,e)上,g′(x)>0,则g(x)单调递增;
在(e,+∞)上,g′(x)<0,则g(x)单调递减;
所以g(x)≤g(e)=,故λ≥.