• 編輯整理:中書院

例題精講 · 第 00154 題 · 兩道自編題·看到 f′±f 就知道該乘什麼

題幹同時出現 f(x) 與 f′(x) 時,硬解是解不出來的,出路是構造一個乘積函數再用導數定單調性。本文用兩道自編題講透「f′+f>0 ⇒ 構造 e^x f(x)」「f′−f>0 ⇒ 構造 f(x)e^{−x}」這一對,並推廣到 f′+kf>0 的一般情形;每題給完整構造、求導、定單調、代初值、寫解集五步,附採分點與高頻錯因。題目與數據均為原創自編仿真題。

00154題號全 1000 篇 · 第 第26輪 / 第26冊 輪
方向數學·導數與解三角形六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 數學導數與解三角形

一、考點定位與做題順序

識別信號很硬:題目不給 f(x) 的解析式,卻給了 f 與 f′ 之間的不等式。這時不要試圖求 f,而要造一個函數 g,使 g′ 恰好是題幹那個式子的正數倍。乘積求導的形狀 (uv)′ = u′v + uv′ 裡,若取 u = e^{kx},則 u′ = k e^{kx},於是

g(x) = e^{kx} f(x) ⇒ g′(x) = e^{kx}[ f′(x) + k f(x) ]。

因為 e^{kx} > 0,g′ 的符號只由括號決定。於是「f′ + kf > 0」直接翻譯成「g 單調遞增」。最後用題給的 f(0)(或某個已知點)算出 g 在該點的值,把待解不等式也改寫成 g(x) 與這個值的比較即可。

二、逐題精講

題1

題1 f′ + f > 0 型

已知 f(x) 是定義在 R 上的可導函數,滿足 f(x) + f′(x) > 0 對一切 x ∈ R 成立,且 f(0) = 1。求不等式 ex f(x) > 1 的解集。

解析

第一步 構造。題幹是 f′ + f > 0,對應 k = 1,取 g(x) = ex f(x)。

第二步 求導判號。g′(x) = ex f(x) + ex f′(x) = ex[f(x) + f′(x)]。由 ex > 0 且 f(x) + f′(x) > 0,得 g′(x) > 0,故 g 在 R 上嚴格單調遞增。

第三步 定臨界值。g(0) = e⁰ f(0) = 1 × 1 = 1。

第四步 改寫待解不等式。ex f(x) > 1 就是 g(x) > g(0)。由 g 嚴格遞增,g(x) > g(0) ⇔ x > 0。

第五步 驗端點。x = 0 時左邊 = 1,不滿足嚴格大於,故 0 不取。解集為 (0, +∞)。

答案 (0, +∞)

採分點 構造函數 g(x)=e^x f(x) 2 分;正確求導並合併成 e^x(f+f′) 2 分;由條件得 g′>0、判嚴格遞增 2 分;算 g(0)=1 並用單調性轉化 2 分;端點檢驗與解集 1 分。

易錯點 構造 g(x) = e^{−x} f(x)(指數符號取反,g′ 變成 e^{−x}(f′−f),與條件對不上);把 g′ 寫成 e^x(f−f′);忘記用 f(0) 定臨界值,直接寫「x 大於某個數」;把 > 寫成 ≥ 把 0 納入解集。

題2

題2 f′ − f > 0 型與一般化

(1) 若 f(x) 定義在 R 上可導,滿足 f′(x) − f(x) > 0,且 f(0) = 1,求不等式 f(x)e−x > 1 的解集。

(2) 一般化:若 f′(x) + k f(x) > 0(k > 0 為常數),應構造什麼函數?寫出 g′(x) 並說明理由。

解析

(1) 條件是 f′ − f > 0,可寫成 f′ + (−1)f > 0,對應 k = −1,構造 h(x) = f(x)e−x。

h′(x) = f′(x)e−x − f(x)e−x = e−x[f′(x) − f(x)] > 0,故 h 在 R 上嚴格遞增。h(0) = f(0)e⁰ = 1。待解不等式即 h(x) > h(0),故 x > 0,解集 (0, +∞)。

與題1 對照:兩題答案相同但構造不同——題1 乘 ex,題2 乘 e−x。判別只看括號裡 f 的係數:f′ +1·f 配 ex,f′ −1·f 配 e−x。若把題2 錯造成 exf(x),則 g′ = ex(f′+f),符號無法由 f′−f>0 判定,整題就走不下去。

(2) 構造 g(x) = ekx f(x)。求導:g′(x) = k ekx f(x) + ekx f′(x) = ekx[f′(x) + k f(x)]。因為 ekx > 0 且 f′ + kf > 0,故 g′(x) > 0,g 嚴格遞增。

推廣到係數不為 1 的情形:若條件寫成 f(x) + 2f′(x) > 0,先兩邊除以 2 化為 f′(x) + ½ f(x) > 0,即 k = ½,應構造 g(x) = ex/2 f(x),而不是 e2x f(x)。先歸一化 f′ 的係數,再讀 k,這是這類題最容易漏的一步。

答案 (1) (0, +∞);(2) 構造 g(x)=e^{kx}f(x),g′(x)=e^{kx}[f′(x)+kf(x)]>0,故 g 嚴格遞增。

採分點 (1) 構造 2 分、求導 2 分、h(0)=1 與單調性轉化 2 分;(2) 一般構造與求導 2 分、歸一化說明 2 分。

易錯點 把 f′−f>0 仍配 e^x;一般化時寫成 e^{x/k};條件為 f+2f′>0 時不歸一化,直接取 k=2;忽略 e^{kx}>0 這一判號前提。

三、規律小結與對照表

題給條件構造函數g′(x)結論
f′(x) + f(x) > 0g = e^x f(x)e^x[f′+f] > 0g 遞增
f′(x) − f(x) > 0h = e^{−x} f(x)e^{−x}[f′−f] > 0h 遞增
f′(x) + k f(x) > 0g = e^{kx} f(x)e^{kx}[f′+kf] > 0g 遞增
f(x) + 2f′(x) > 0先化 f′+½f>0,取 g = e^{x/2} f(x)e^{x/2}[f′+½f] > 0g 遞增
f′(x) − f(x) < 0(對照)h = e^{−x} f(x)e^{−x}[f′−f] < 0h 遞減

這一類題的「題眼」不在計算,而在把括號裡的形狀配出來:先把條件整理成 f′ + k f 的標準形,取 g = e^{kx} f,再用 e^{kx} > 0 把不等式整體搬成單調性。最後別忘了用已知點定臨界值、驗端點開閉。本題函數條件與數值均為原創自編仿真題,構造與求導已逐項回代互驗。

四、自測清單

  • 先把題給不等式化成 f′(x) + k f(x) 的標準形,f′ 係數先歸一
  • 按 k 取 g(x)=e^{kx}f(x),k 可正可負
  • 求導後驗證括號恰好等於題給式子,配不上就換指數符號
  • 用 f(0) 或已知點算 g 的臨界值,把待解式改寫成 g(x) 與臨界值比較
  • 嚴格不等號驗端點,寫成區間並檢查開閉
編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(數學):導數及其應用、函數性質、解三角形與不等式相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(數學科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

本頁資料整理自公開渠道,力求準確但不作任何保證,僅供參考不構成升學建議,最終以官方公告為準。因使用本站資訊所致損失,本站概不負責。

版權、發布、轉載及免責 細則
例題精講目錄
聯招數學·f(x) 與 f′(x) 混合不等式:乘除構造函數
已讀 0 / 31 題
全部 1000 題 →
祖國大陸高校面向 華僑、香港、澳門、台灣 地區招生資訊