韓永權
摘要:在使用數學公式解題時,我們可以正用公式、逆用公式、變形使用公式。如兩角和與差的三角公式逆用,引出了輔助角公式;線性規(guī)劃的目標函數,常見的有截距、距離、斜率公式的逆用;求定積分的運算就是求導公式的逆用尋找原函數;利用求導的方法可以解決函數的許多性質,如果能熟練逆用求導公式,就可以起到事半功倍的效果。
關鍵詞:導數公式逆用;利用公式解題;熟練逆用公式
中圖分類號:G633.6 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2015)11-0093
本文通過對求導數公式的逆用、構造新函數,并結合函數的單調性、奇偶性來解決問題,希望對大家有所幫助,不妥之處請同行批評指正。
一、常見的函數求導公式
1. 兩個函數和差的導數公式[f(x)±g(x)]′=f′(x)±g′(x) 2. 兩個函數積的導數公式[f(x)·g(x)]′=f′(x)g(x)+f(x)g′(x) 3. 兩個函數商的導數公式[ ]′=
二、對靈活求導公式的舉例
類型一:差導數公式逆用
例1. 設函數f(x),g(x)在[a,b]上均可導,且f′(x)>g′(x),則當a A. f(x)>g(x) B. f(x) C. f(x)+g(a)> g(x)+f(a) C. f(x)+g(b)> g(x)+f(b) 解:構造F(x)=f(x)-g(x),則F′(x)=f′(x)-g′(x)>0,∴F(x)為增函數, ∴F(a) 即f(a)-g(a) 類型二:積的導數公式逆用 例2. 設f(x),g(x)分別是定義在R上的奇函數和偶函數,當x<0時,f′(x)g(x)+f(x)-g′(x)>0.且g(1)=0.則不等式f(x)g(x)<0的解集是 。 解:構造F(x)=f(x)g(x),則F′(x)=f′(x)g(x)+f(x)g′(x)>0,∴當x<0時,F(x)為增函數,又F(x)為奇函數,由g(1)=0,得F(1)-F(-1)=0,結合F(x)的圖象可得F(x)<0的解集為(-∞,-1)∪(0,1) 例3. 設函數f(x)是定義在(-∞,0)上的可導函數,其導函數為f′(x),且有f(x)+xf′(x) A. (-∞,-2012) B. (-2012,-0) C. (-∞,-2016) D. (-2016,0) 解:構造F(x)=xf(x),由f(x)+xf′(x) 例4. 設f(x)是定義在R上的可導函數,且滿足f(x)+xf′(x)>0.則不等式f( )> f( )的解集為 。 解:構造h(x)=xf(x),因為f(x)+xf′(x)>0,h′(x)=[xf′(x)]>0,h(x)在定義域上遞增函數,所以 f( )> f( ),∵x≥1,∴ > ,x<0,解集為[1,2) 例5.設函數f(x)是定義在(-∞,0)上的可導函數,其導函數為f′(x),且有2f(x)+xf′(x)>x2,則不等式(x+2014)2f(x+2014)-4f(-2)>0的解集為( ) A. (-∞,-2012) B. (-2012,0) C. (-∞,-2016) D. (-2016,0) 解:構造F(x)=x2f(x),由2f(x)+xf′(x)>x2,x<0,得2xf(x)+x2f′(x) 類型三:商的導數公式逆用:當出現導數差的形式時,可以考慮商的求導公式 例6.已知f(x)函數是定義在R上的奇函數,f(1)=0, 當x>0時,有 >0成立,則不等式f(x)>0的解集是( ) A. (-1,0)∪(1,+∞) B. (-1,0) C. (1,+∞) D. (-∞,-1)∪(1,+∞) 解:構造F(x)= 由當x>0時,有 >0成立,知函數F(x)= 的導函數F′(x)= >0在(0,+∞)上恒成立,所以函數F(x)= 在(0,+∞)上是增函數,又因為函數f(x)是定義在R上的奇函數,所以函數F(x)= 是定義域上的偶函數,且由f(1)=0得F(-1)=F(1)=0,由此,由F(x)= 的圖象,可知不等式f(x)>0的解集是(-1,0)∪(1,+∞)。故選A。 例7. 函數f(x)是R上的可導函數,x≠0時,f′(x)+ >0,則函數g(x)=f(x)+ 的零點個數為( ) A. 3 B. 2 C. 1 D. 0 解:構造函數F(x)=xf(x),F′(x)=f′(x)x+f(x),由f′(x)+ >0得, >0,當x>0時,F′(x)>0,F(x)為增函數,當x<0時,F′(x)<0,F(x)為減函數,由F(0)=0,得F(x)≥0時,g(x)=f(x)+ = = 無零點
例8. 設函數F(x)= 是定義在R上的函數,其中f(x)的導函數為f′(x),滿足f′(x) A. f(2) C. f(2)>e2f(0),f(2012)>e2012f(0) D. f(2) 解:構造F(x)= ,由f′(x) 例9. 設函數f(x)是定義在(-∞,0)上的可導函數,其導函數為f′(x),f′(x)>f(x),且f(3)=1,解不等式f(x)>ex-3 解:構造g(x)= ,則g′(x)= ,因為f′(x)>f(x),所以g′(x)>0;即函數g(x)在R上為增函數,g(x)>g(3),∴不等式f(x)>ex-3的解集為{x|x>3}。 例10. 若定義在R上的函數f(x)的導函數為f′(x),且滿足f′(x)>f(x),則f(2011)>f(2009)e2與的大小關系為( ) A. f(2011) C. f(2011)>f(2009)e2 D.不能確定 解:構造g(x)= ,則g′(x)= ,因為f′(x)>f(x),所以g′(x)>0;即函數g(x)在R上為增函數,則 > ,即f(2011)>f(2009)e2.故選C。 例11. 若不等式定義在0, 上的函數f(x),其導函數是f′(x),且恒有f(x) A. f > f B. f < f C. f >f D. f 解:構造F(x)= ,x∈0, 時,cosx>0,由f(x) 例12. 已知定義在R上的奇函數f(x)的導函數為f′(x),當x<0時,f(x)滿足2f(x)+xf′(x) A. 1 B. 3 C. 5 D. 1或3 解:構造F(x)= 由2f(x)+xf′(x) 例13. f(x)是定義在R上的奇函數,且f(-1)=0,當x>0時,(x2+1)f′(x)-2xf(x)<0,則不等式f(x)>0的解集( ) 解:構造F(x)= ,由F′(x)= <0,F(x)為減函數,F(x)為奇函數,f(-1)=0,∴F(-1)=0結合F(x)的圖象可得不等式f(x)>0的解集為(-∞,-1)∪(0,1) 例14. 設函數f(x)滿足x2f′(x)+2xf(x)= ,f(2)= ,則x>0時,f(x)( ) A. 有極大值,無極小值 B. 有極小值,無極大值 C. 既有極大值又有極小值 D. 既無極大值也無極小值 解:構造函數F(x)=x2f(x),則F′(x)=x2f′(x)+2xf(x)= ,F(2)=4f(2)= 由x2f′(x)+2xf(x)= ,得f(x)= ,∴f′(x)= 。令?漬(x)=ex-2F(x),則?漬′(x)=ex-2F′(x)=ex- = ?!??漬(x)在(0,2)(0,2)上單調遞減,在(2,+∞)上單調遞增,∴φ(x)的最小值為φ(2)=ex-2F(2)=0,φ(x)≥0,又x≥0,∴f′(x)≥0。∴f(x)f(x)在(0,+∞)單調遞增?!鄁(x)既無極大值也無極小值。故選D. 類型四:構造組合函數形式 例15. 定義在上R上的可導函數f(x),滿足f(-x)+f(x)=x2,當x<0時,f′(x) 解:構造g(x)=f(x)- x2,g(x)+g(-x)=0,由g(x)為奇函數,當x<0時,g′(x)=f′(x)-x<0,g(x)為減函數,f(x)+ ≥f(1-x)+x,可得f(x)- x2≥f(1-x)- (1-x)2,即g(x)≥g(1-x) ∴x≤1-x,即x≤ 例16. 定義在上R上的可導函數f(x),滿足f(-x)+f(x)=x2,當x>0時,f′(x)>x,若f(2-a)-f(a)≥2-2a,則實數的取值范圍是 。 解:構造g(x)=f(x)- x2,g(x)+g(-x)=0,g(x)為奇函數,當x>0時,g′(x)=f′(x)-x>0,g(x)為增函數,f(2-a)-f(a)≥2-2a,可得f(2-a)- (2-a)2≥f(a)- a2,即g(x)≥g(1-x) ∴g(2-a)≥g(a),2-a≥a,即a≤1 以上列舉了逆用求導公式解不等式的五種類型,在平時的數學試題編擬時,也經常用到逆用公式這種方法,只有我們經常訓練自己的逆向思維能力,才能增強解題能力。