题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。
一、考点定位与做题顺序
无解析式时,工具只有三件:①对函数方程两边求导(f(−x)=−f(x) 求导得 f′(−x)=f′(x),即奇函数的导数是偶函数);②构造辅助函数(见 f′−f>0 就造 g=e^{−x}f,因 g′=e^{−x}(f′−f));③把抽象不等式用奇偶性与单调性「脱壳」(f(a)+f(b)>0 → f(a)>−f(b)=f(−b) → a>−b)。
两条纪律:推单调性必须说明在整个区间上 f′ 的符号,不能只凭 x>0 的片段外推;所有结论都要能拿一个具体函数回代验证(本组用 f(x)=x³/8 与 f(x)=e^{2x}−e^{x} 作验算样例,它们满足题设但不参与推理)。下面三题的条件与数值均为自编。
二、题目呈现
题1(解答题)
设 f(x) 在 R 上可导,f(−x)=−f(x)(奇函数),且当 x>0 时 f′(x)>0,f(2)=1。
(1) 证明 f′(−x)=f′(x),并由此说明 f 在 R 上单调递增;
(2) 解不等式 f(x−1)+f(x−3)>0。
题2(解答题)
设 f(x) 在 [0,+∞) 上可导,f(0)=0,且对 x>0 有 f′(x)>f(x)。
(1) 令 g(x)=e^{−x}f(x),求 g′(x) 并判断 g 在 (0,+∞) 上的单调性;
(2) 证明当 x>0 时 f(x)>0。
题3(判断+说明)
在题1 条件下,判断下列说法是否正确并各给一句理由:
① f(0)=0;② f(−2)=−1;③ f(x) 在 (−∞,0) 上递减;④ 不等式 f(x−1)+f(x−3)>0 的解集是 x>2。
三、分步解析
题1 (1) 对 f(−x)=−f(x) 两边关于 x 求导:左边 −f′(−x),右边 −f′(x),故 f′(−x)=f′(x),即 f′ 为偶函数。于是当 x<0 时 −x>0,f′(x)=f′(−x)>0;x>0 时题设 f′>0;x=0 处由连续性与两侧导数非负,f 在 R 上单调递增(严格性说明:若某区间上 f′≡0 会与 f(2)=1、f(0)=0 矛盾,故整体严格递增)。回代样例:f(x)=x³/8 是奇函数、f′(x)=3x²/8>0(x>0)、f(2)=1,且 f′ 为偶函数 ✓。
题1 (2) 由奇函数 f(−t)=−f(t),得 f(x−3)=−f(3−x)。原不等式化为 f(x−1)>−f(x−3)=f(3−x)。由 (1) f 严格递增,故 x−1>3−x ⟹ 2x>4 ⟹ x>2。回代验算:取 f(x)=x³/8,则 f(x−1)+f(x−3)=[(x−1)³+(x−3)³]/8;x=2 时 =(1−1)/8=0(边界不取),x=3 时 =(8+0)/8=1>0,x=1 时 =(0−8)/8=−1<0,与 x>2 完全一致 ✓。
题2 (1) g(x)=e^{−x}f(x),g′(x)=−e^{−x}f(x)+e^{−x}f′(x)=e^{−x}[f′(x)−f(x)]。因 x>0 时 f′(x)−f(x)>0 且 e^{−x}>0,故 g′(x)>0,g 在 (0,+∞) 上单调递增;又 g 在 [0,+∞) 连续,g(0)=e⁰·f(0)=0。
题2 (2) 由 g 递增且 g(0)=0,得当 x>0 时 g(x)>g(0)=0,即 e^{−x}f(x)>0。因 e^{−x}>0,故 f(x)>0。回代验算:取 f(x)=e^{2x}−e^{x},f(0)=0,f′(x)=2e^{2x}−e^{x},f′(x)−f(x)=e^{2x}>0 满足题设;g(x)=e^{−x}(e^{2x}−e^{x})=e^{x}−1,x>0 时 >0 ✓,且 f(x)=e^{x}(e^{x}−1)>0 ✓。
题3 ① 正确:奇函数在 0 处有定义则 f(0)=−f(0) ⟹ f(0)=0。② 正确:f(−2)=−f(2)=−1。③ 错误:由 f′ 为偶函数,x<0 时 f′(x)=f′(−x)>0,故 f 在 (−∞,0) 上递增而非递减。④ 正确:即题1 (2) 的结论,解集 x>2(x=2 时两边相等为 0,取严格大于故不含端点)。一致性核对:f 在 R 上严格递增且 f(0)=0、f(2)=1、f(−2)=−1,零点唯一为 x=0,四条判断互不矛盾 ✓。
四、采分点对照
| 题号 | 答案 | 采分点构成 |
|---|---|---|
| 题1 (1) | f′ 偶;f 在 R 递增 | 对函数方程求导 1 分;得出 f′(−x)=f′(x) 1 分;补出 x<0 段符号 1 分;整体递增结论 1 分;具体函数回代 1 分 |
| 题1 (2) | x>2 | 用奇函数化 −f(x−3)=f(3−x) 1 分;脱去 f 得 x−1>3−x 1 分;解集与端点 1 分;x³/8 三点回代 1 分 |
| 题2 (1) | g′=e^{−x}(f′−f)>0,g 递增 | 乘积求导 1 分;提出 e^{−x} 1 分;由条件判正 1 分;g(0)=0 1 分 |
| 题2 (2) | f(x)>0 | 由 g(x)>g(0) 1 分;e^{−x}>0 保号 1 分;e^{2x}−e^{x} 回代 1 分 |
| 题3 | ①对 ②对 ③错 ④对 | 四条各 1 分;③须说明 f′ 偶导致左半递增;④须说明端点不取 |
五、高频易错点
- 对 f(−x)=−f(x) 求导时漏掉链式法则的负号,得出 f′ 为奇函数的错误结论。
- 只由 x>0 的 f′>0 就宣布全 R 递增,不补 x<0 的推导。
- 把 f(a)+f(b)>0 直接「约掉 f」,不用奇函数转成 f(−b)。
- 构造 g=e^{−x}f 后忘记 g(0)=0,或忽略 e^{−x}>0 才可保号。
- 具体函数回代时挑了不满足题设的函数(如 f(x)=x² 不是奇函数),验算无效。
六、小结与自查清单
| 条件 | 可用工具 | 得到的结论 | 验算样例 |
|---|---|---|---|
| f 奇且可导 | 对函数方程求导 → f′ 偶 | x<0 段 f′>0,全 R 递增 | f(x)=x³/8 |
| f′(x)>f(x) | 造 g=e^{−x}f | g′>0 → f(x)>0 | f(x)=e^{2x}−e^{x} |
| f(a)+f(b)>0 | 奇函数 + 单调性脱壳 | a>−b | x³/8 三点代入 |
- □ 见到 f(−x)=±f(x) 先求导,写出 f′ 的奇偶性。
- □ 见到 f′−f>0 想到 e^{−x}f,见到 f′+f>0 想到 e^{x}f。
- □ 脱壳前先确认 f 在所需区间上严格单调,并说明依据。
- □ 抽象不等式解完,代一个满足题设的具体函数验三点。
- □ 端点是否取到,由「严格大于/大于等于」与等号成立条件定。
无解析式的题看着玄,其实全靠两把固定的钥匙:对函数方程求导拿对称性,构造 e^{±x}f 把条件变成导数符号,剩下就是「递增函数可以脱壳」。每步都拿一个满足题设的具体函数回代,推理有没有跳步立刻看得出来。本组条件、函数样例与数值均为原创自编仿真内容,全部经回代互验。