一道导数中的构造函数题
设 \(f'(x)\) 是函数 \(f(x)(x\in R)\) 的导函数,\(f(0)=1\),且 \(3f(x)=f'(x)-3\),则 \(4f(x)>f'(x)\) 的解集是
这是一道高考选择压轴题,原函数 \(f(x)\) 似乎是叫什么常微分方程吧,可想而知,这题肯定不是套一个特殊函数就能解决的,当然,如果你真的一看就猜对了的话,就当我没说 XD
下面是这题的解答步骤(我也不知道是怎么想到这样做的)
首先,看到题干中 \(3f(x)=f'(x)-3\) 的等号,就应该要知道 \(f(x)\) 是一个确定的函数,所以应马上放弃套一个函数的诡计 \doge 。
然后移项 $$f'(x)=3f(x)+3=3[f(x)+1]$$
显然,这样好像并不能构造出有用的函数......
但是,注意到常数的导数是 0 ,为使左右两边括号内的式子相同,我们可以给左边加上一个 1 ,即$$f'(x)=[f(x)+1]'=3[f(x)+1]$$
于是$$\frac{[f(x)+1]'}{f(x)+1}=3$$
这显然不能用导数运算的除法法则来构造,但是又有一个分数,且分子是分母的导数,所以想到链式法则和 \(\ln x\) 的导数,也就是$$[\ln [f(x)+1]]'=3$$
然后有$$\ln[f(x)+1]=3x+c(c为常数)$$
所以$$f(x)+1=e^{3x+c}$$
即$$f(x)=e^{3x+c}-1$$
题干中给出了 \(f(0)\) 的值,我们代入到上式中可以求出 \(c=\ln 2\)
于是我们终于得到了原函数的式子$$f(x)=2e^{3x}-1$$
最后直接求解不等式即可,答案是 \((\frac{\ln 2}{3},+\infty)\)

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