已知$\mathcal{R}$上的奇函数$f(x)$满足$f'(x)>-2$,则不等式$$f(x-1)<x^2\left(3-2\ln x \right) +3(1-2x)$$的解集是_______.
正确答案是$(0,1)$.
解 所解不等式左边是一个抽象函数,我们需要充分利用题目所给条件:$f(x)$为奇函数,且$f'(x)>-2$.
于是我们令$g(x)=f(x)+2x$,则函数$g(x)$为$\mathcal R$上的单调递增函数,且$g(0)=0$.根据题意,将不等式整理为$$f(x-1)+2(x-1)<3x^2-4x+1-2x^2\ln x,$$即$$g(x-1)<3x^2-4x+1-2x^2\ln x.$$下面我们来研究右边的函数的性质,因为有对数函数,所以我们先将右面变形为$x^2\left(3-\dfrac 4x+\dfrac 1{x^2}-2\ln x\right)$,令$$h(x)=3-\dfrac 4x+\dfrac 1{x^2}-2\ln x,$$则$h(x)$的导函数$$h'(x)=-\dfrac{2(x-1)^2}{x^3}\leqslant 0,$$于是$h(x)$单调递减,又注意到$h(1)=0$,于是当$0<x<1$时,$g(x-1)<0<x^2\cdot h(x)$; 当$x \geqslant 1$时,$x^2\cdot h(x)\leqslant 0\leqslant g(x-1)$.示意图如下:
综上,所求的解集为$(0,1)$.
更多相关问题见每日一题[335]善挖线索巧构函数、每日一题[307] 清君侧,靖国难.

