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年年高考卷不同,“范围”问题岁岁多.作为一种经典成熟的题型,有关参数范围的求解题连续多年出现在各省高考卷中.它犹如一个不同凡响的智能化平台,函数、三角、数列、立几、解几等各种模块都可往上安装,填空、选择、求解、证明等各种题型都有涉及.它的区分度大,容易的普通学生一看就能报出答案,难的压轴试题就是执教多年的资深教师也不敢轻易言会.由于 “范围”问题综合性强、灵活性高,融众多知识和技巧于一体,学生见到这类问题常常感到心中无数、无所适从.在教学中,笔者启发学生从最常规思路入手,把解题思路定位于寻找“不等关系”,收到了较好的效果.
下面举例分析.
例1 在等差数列{an}中,a1=7,公差为d,前n项和为Sn,当且仅当n=8时Sn取最大值,则d的取值范围.
解析:因为a1=7>0,当且仅当n=8时Sn取最大值,可知d<0且同时满足a8>0,a9<0,所以a8=7 7d>0a9=7 8d<0,易得-1 点评: 题设中“当且仅当n=8时Sn取最大值”显然就是所需的“不等关系”.
例2 在平面直角坐标系xOy中,对于直线I:ax by c=0和点P1(x1,y1),P2(x2,y2),记η=(ax1 by1 c)(ax2 by2 c),若η<0,则称点P1,P2被直线I分隔,若曲线C与直线I没有公共点,且曲线C上存在点P1,P2被直线I分割,则称直线I为曲线C的一条分隔线.若直线y=kx是曲线x2-4y2=1的分隔线,求实数k的取值范围.
解析:联立x2-4y2=1,y=kx,可得(1-4k2)x2=1.根据题意,此方程无解,故有△=4(1-4k2)≤0.所以k≤-12,或k≥12.
点评:该题属新定义类创新题,直线y=kx是曲线x2-4y2=1的分隔线意味着它们联立后无解,等价于通过联立方程得到一个新的一元二次方程无实根,故△≤0就是我们要找的本“不等关系”.
图1
例3 如图1,已知抛物线E∶y2=x与圆M∶(x-4)2 y2=r2(r>0)相交于A、B、C、D四个点.求r得取值范围.
解析:将抛物线E∶y2=x与圆M∶(x-4)2 y2=r2(r>0)的方程联立,消去y2,整理得x2-7x 16-r2=0. (1)
由题意,方程(1)有两个不相等的正根即可.
故△=72-4(16-r2)>0x1 x2=7>0x1x2=16-r2>0易得r∈(152,4).
点评:通过联立方程得到一个新的一元二次方程,由对称性知抛物线与圆相交于四个点等价于该方程有两个不等正根,故两不等正根就是本题的“不等关系”.
例4 若不等式|2x-1| |x 2|≥a2 12a 2对任意实数x恒成立,则实数a的取值范围是.
解析:|2x-1| |x 2|=-3x-1,x<-2,-x 3,-2≤x≤12,3x-1,x>12,
∴x=12时,|2x-1| |x 2|的最小值为52.
∵不等式|2x-1| |x 2|≥a2 12a 2对任意实数x恒成立,
∴a2 12a 2≤52.
∴a2 12a-12≤0.
∴-1≤a≤12.
∴实数a的取值范围是[-1,12].故答案为[-1,12].
点评:利用绝对值的意义,确定|2x-1| |x 2|的最小值为52,a2 12a 2≤52就是本题要寻找的“不等关系”.
总之,基本不等式是一种直接的不等关系,用在范围问题的处理上往往显得特别简捷.在应用时,要注意“一正,二定,三相等”.
下面举例分析.
例1 在等差数列{an}中,a1=7,公差为d,前n项和为Sn,当且仅当n=8时Sn取最大值,则d的取值范围.
解析:因为a1=7>0,当且仅当n=8时Sn取最大值,可知d<0且同时满足a8>0,a9<0,所以a8=7 7d>0a9=7 8d<0,易得-1
例2 在平面直角坐标系xOy中,对于直线I:ax by c=0和点P1(x1,y1),P2(x2,y2),记η=(ax1 by1 c)(ax2 by2 c),若η<0,则称点P1,P2被直线I分隔,若曲线C与直线I没有公共点,且曲线C上存在点P1,P2被直线I分割,则称直线I为曲线C的一条分隔线.若直线y=kx是曲线x2-4y2=1的分隔线,求实数k的取值范围.
解析:联立x2-4y2=1,y=kx,可得(1-4k2)x2=1.根据题意,此方程无解,故有△=4(1-4k2)≤0.所以k≤-12,或k≥12.
点评:该题属新定义类创新题,直线y=kx是曲线x2-4y2=1的分隔线意味着它们联立后无解,等价于通过联立方程得到一个新的一元二次方程无实根,故△≤0就是我们要找的本“不等关系”.
图1
例3 如图1,已知抛物线E∶y2=x与圆M∶(x-4)2 y2=r2(r>0)相交于A、B、C、D四个点.求r得取值范围.
解析:将抛物线E∶y2=x与圆M∶(x-4)2 y2=r2(r>0)的方程联立,消去y2,整理得x2-7x 16-r2=0. (1)
由题意,方程(1)有两个不相等的正根即可.
故△=72-4(16-r2)>0x1 x2=7>0x1x2=16-r2>0易得r∈(152,4).
点评:通过联立方程得到一个新的一元二次方程,由对称性知抛物线与圆相交于四个点等价于该方程有两个不等正根,故两不等正根就是本题的“不等关系”.
例4 若不等式|2x-1| |x 2|≥a2 12a 2对任意实数x恒成立,则实数a的取值范围是.
解析:|2x-1| |x 2|=-3x-1,x<-2,-x 3,-2≤x≤12,3x-1,x>12,
∴x=12时,|2x-1| |x 2|的最小值为52.
∵不等式|2x-1| |x 2|≥a2 12a 2对任意实数x恒成立,
∴a2 12a 2≤52.
∴a2 12a-12≤0.
∴-1≤a≤12.
∴实数a的取值范围是[-1,12].故答案为[-1,12].
点评:利用绝对值的意义,确定|2x-1| |x 2|的最小值为52,a2 12a 2≤52就是本题要寻找的“不等关系”.
总之,基本不等式是一种直接的不等关系,用在范围问题的处理上往往显得特别简捷.在应用时,要注意“一正,二定,三相等”.