定义域为RR的可导函数y=f(x)y=f(x)的导函数为f′(x)f'(x),满足f(x)>f′(x)f(x)>f'(x),且f(1)=2f(1)=2,则不等式f(x)<2ex−1f(x)< 2e^{x-1}的解集为()(\quad)
A. (1,+∞)(1,+\infty)
B. (−∞,2)(-\infty,2)
C. (−∞,1)(-\infty,1)
D. (2,+∞)(2,+\infty)

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完整解法

1. 构造辅助函数并利用导数判断其单调性

根据不等式 f(x)>f′(x)f(x) > f'(x) 的结构特征,构造辅助函数 F(x)=f(x)exF(x) = \dfrac{f(x)}{e^x}.
求导得:
F′(x)=(f(x)ex)′=f′(x)ex−f(x)ex(ex)2=f′(x)−f(x)exF'(x) = \left(\dfrac{f(x)}{e^x}\right)' = \dfrac{f'(x)e^x - f(x)e^x}{(e^x)^2} = \dfrac{f'(x) - f(x)}{e^x}
因为 f(x)>f′(x)f(x) > f'(x),所以 f′(x)−f(x)<0f'(x) - f(x) < 0.
又 ex>0e^x > 0,所以 F′(x)<0F'(x) < 0.
因此,函数 F(x)F(x) 在 R\mathbb{R} 上是单调递减函数。

2. 将原不等式转化为关于辅助函数的不等式

将目标不等式 f(x)<2ex−1f(x) < 2e^{x-1} 变形为:
f(x)<2exe  ⟹  f(x)ex<2ef(x) < \dfrac{2e^x}{e} \implies \dfrac{f(x)}{e^x} < \dfrac{2}{e}
即 F(x)<2eF(x) < \dfrac{2}{e}.
因为 f(1)=2f(1) = 2,所以 F(1)=f(1)e1=2eF(1) = \dfrac{f(1)}{e^1} = \dfrac{2}{e}.
所以原不等式等价于 F(x)<F(1)F(x) < F(1)。

3. 结合单调性解出不等式的解集并确定选项

因为 F(x)F(x) 在 R\mathbb{R} 上是单调递减函数,
所以由 F(x)<F(1)F(x) < F(1) 可得 x>1x > 1.
因此,不等式的解集为 (1,+∞)(1, +\infty)。
对应选项 A。

答案

A

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