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千锤百炼第42炼 利用函数性质与图像比较大小.doc
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- 1 -
第 42 炼 利用函数性质与图像比较大小
一、基础知识:
(一)利用函数单调性比较大小
1、函数单调性的作用:
( )
f x
在
[ ]
,a b
单调递增,则
[ ]
( ) ( )
1 2 1 2 1 2
, , ,x x a b x x f x f x" Î < Û <
(在单调区间内,单调性是自变量大小关系与函数
值大小关系的桥梁)
2、导数运算法则:
(1)
( ) ( )
( )
( ) ( ) ( ) ( )
'
' '
f x g x f x g x f x g x= +
(2)
( )
( )
( ) ( ) ( ) ( )
( )
'
' '
2
f x f x g x f x g x
g x g x
æ ö
-
=
ç ÷
è ø
3、常见描述单调性的形式
(1)导数形式:
( ) ( )
'
0f x f x> Þ
单调递增;
( ) ( )
'
0f x f x< Þ
单调递减
(2)定义形式:
( ) ( )
1 2
1 2
0
f x f x
x x
-
>
-
或
( ) ( ) ( )
1 2 1 2
0x x f x f x- - >
é ù
ë û
:表示函数值的差与
对应自变量的差同号,则说明函数单调递增,若异号则说明函数单调递减
4、技巧与方法:
(1)此类问题往往条件比较零散,不易寻找入手点。所以处理这类问题要将条件与结论结合
着分析。在草稿纸上列出条件能够提供什么,也列出要得出结论需要什么。两者对接通常可
以确定入手点
(2)在构造函数时要根据条件的特点进行猜想,例如出现轮流求导便猜有可能是具备乘除关
系的函数。在构造时多进行试验与项的调整
(3)在比较大小时,通常可利用函数性质(对称性,周期性)将自变量放入至同一单调区间
中进行比较
(二)数形结合比较大小
1、对称性与单调性:若已知单调性与对称性,则可通过作出草图观察得到诸如“距轴越近,
函数值越……”的结论,从而只需比较自变量与坐标轴的距离,即可得到函数值的大小关系
- 2 -
(1)若
( )
f x
关于
x a=
轴对称,且
( )
,a +¥
单调
增,则图像可能以下三种情况,可发现一个共同
点:自变量距离轴越近,其函数值越小
(2)若
( )
f x
关于
x a=
轴对称,且
( )
,a +¥
单调
减,则图像可能以下三种情况,可发现一个共同
点:自变量距离轴越近,其函数值越大
2、函数的交点:如果所比较的自变量是一些方程的解,则可将方程的根视为两个函数的交点。
抓住共同的函数作为突破口,将其余函数的图像作在同一坐标系下,观察交点的位置即可判
断出自变量的大小
三、例题精析:
例 1:对于
R
上可导的任意函数
( )
f x
,若满足
( )
'
2
0
x
f x
-
£
,则必有( )
A.
( ) ( ) ( )
1 3 2 2f f f+ <
B.
( ) ( ) ( )
1 3 2 2f f f+ £
C.
( ) ( ) ( )
1 3 2 2f f f+ >
D.
( ) ( ) ( )
1 3 2 2f f f+ ³
思路:由
( )
'
2
0
x
f x
-
£
可按各项符号判断出
( )
2 x-
与
( )
'
f x
异号,即
2x <
时,
( )
'
0f x <
,
2x >
时,
( )
'
0f x >
( )
f x\
在
( )
,2-¥
单调递减,在
( )
2,+¥
上单调递增
( ) ( )
min
2f x f\ =
,进而
( ) ( ) ( ) ( )
1 2 , 3 2f f f f> >
\
( ) ( ) ( )
1 3 2 2f f f+ >
答案:C
小炼有话说:相乘因式与零比较大小时,可分别判断每一个因式的符号,再判断整个式子的
符号。这样做可以简化表达式的运算。
- 3 -
例 2: 已知定义域为
R
的奇函数
( )
f x
的导函数为
( )
'
f x
,当
0x ¹
时,
( )
( )
'
0
f x
f x
x
+ >
,
若
( ) ( )
1 1
, 2 2 , ln 2 ln 2
2 2
a f b f c f
æ ö
= = - - =
ç ÷
è ø
,则下列关于
, ,a b c
的大小关系正确的是( )
A.
b a c> >
B.
a c b> >
C.
c b a> >
D.
b c a> >
思路:观察所给不等式,左侧呈现轮流求导的特点,所比较大小的
, ,a b c
的结构均为
( )
xf x
的形式,故与不等式找到联系。当
0x >
时,
( )
( )
' '
0 ( ) ( ) 0
f x
f x xf x f x
x
+ > Þ + >
,即
( )
( )
'
0xf x >
,令
( )
( )g x xf x=
,由此可得
( )
g x
在
( )
0,+¥
上单调递增。
( )
f x
为奇函数,
可判定出
( )
g x
为偶函数,关于
y
轴对称。
( ) ( )
1
, 2 , ln 2
2
a g b g c g
æ ö
= = - =
ç ÷
è ø
,作图观察距
离
y
轴近的函数值小,
ln 2
与
1
2
可作差比较大小:
( )
1 1 1 4
ln 2 2ln 2 1 ln 0
2 2 2 e
- = - = >
进而可得:
b c a> >
答案:D
例 3 : 函 数
( )f x
在 定 义 域
R
内 可 导 , 若
( ) (2 )f x f x= -
, 且 当
( )
,1x Î -¥
时 ,
( )
'
1 ( ) 0x f x- <
,设
1
(0), , (3)
2
a f b f c f
æ ö
= = =
ç ÷
è ø
,则
, ,a b c
的大小关系是( )
A.
a b c> >
B.
b a c> >
C.
b c a> >
D.
c a b> >
思路:由
( ) (2 )f x f x= -
可判断出
( )
f x
关于
1x =
轴对称,再
由
( )
'
1 ( ) 0x f x- <
,可得
1x <
时,
( )
'
0f x >
,所以
( )
f x
在
( )
,1-¥
单调递增,由轴对称的特点可知:
( )
f x
在
( )
1,+¥
单调递减。作出草图可得:距离
1x =
越近的点,函数值越
大。所以只需比较自变量距离
1x =
的远近即可判断出
b a c> >
答案:B
例 4:已知
( )
f x
是周期为
2
的偶函数,且在区间
[ ]
0,1
上是增函数,则
( ) ( ) ( )
5.5 , 1 , 0f f f- -
的大小关系是( )
A.
( ) ( ) ( )
5.5 0 1f f f- < < -
B.
( ) ( ) ( )
1 5.5 0f f f- < - <
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