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摘要:如何简单,准确,快速解决高中数学的恒成立问题。本文试从函数的单调性,不等式的性质,导数等方面总结题型,并给出相应的方法。
关键词:恒成立问题 常规方法
【中图分类号】G633.6
高中数学的恒成立问题一直以来都是一个重点、难点,这类问题也没有一个固定的思想方法去处理,各类考试以及高考中都屡见不鲜。如何更好地简单,准确,快速解决这类问题并更好地认识把握,本文通过举例说明这类问题的一些常规处理方法。
一 利用分类讨论思想,借助函数性质
例1.已知函数f(x)=x2-2ax+2,当x∈[-1,+∞)时,f(x)≥a恒成立,求a的取值范围.
解:∵f(x)=(x-a)2+2-a2,∴此二次函数图象的对称轴为x=a
(1)当a∈(-∞,-1)时,f(x)在[-1,+∞)上单调递增,
∴f(x)min=f(-1)=2a+3.
要使f(x)≥a恒成立,只需f(x)min≥a,即2a+3≥a,
解得a≥-3,即-3≤a<-1.
(2)当a∈[-1,+∞)时,f(x)min=f(a)=2-a2.
要使f(x)≥a恒成立,只需f(x)min≥a,
即2-a2≥a
解得-2≤a≤1,即-1≤a≤1.
综上所述,实数a的取值范围为[-3,1]
二 利用等价转化法构造新函数,借助函数的单调性
例2.若不等式2x-1>m(x2-1)对满足-2≤m≤2的所有m都成立,则x的取值范围为________.
解:将原不等式化为:m(x2-1)-(2x-1)<0.令f(m)=m(x2-1)-(2x-1),则原问题转化为当-2≤m≤2时,f(m)<0恒成立,只需f-2<0,f2<0即可,即-2x2-1-2x-1<0,2x2-1-2x-1<0,解得-1+72 三 利用分离参数
例3.已知函数f(x)=mx2-mx-1.若对于x∈[1,3],f(x)<5-m恒成立,求实数m的取值范围.
解:∵f(x)<-m+5?m(x2-x+1)<6,
∵x∈[1,3],∴x2-x+1>0,
∴m<6x2-x+1对于x∈[1,3]恒成立,
记g(x)=6x2-x+1,x∈[1,3],
记h(x)=x2-x+1,h(x)在x∈[1,3]上为增函数.
则g(x)在[1,3]上为减函数,
∴[g(x)]min=g(3)=67,∴m<67.
所以m的取值范围为-∞,67.
四 利用不等式性质
例4.函数f(x)=|x+1|+|x-2a|.
(Ⅰ)当a=1时,求f(x)<5的解集;
(Ⅱ)若f(x)≥5的解集是全体实数,求a的取值范围.
解:(1)当a=1时,f(x)=|x+1|+|x-2|
由绝对值的几何意义,f(x)<5的解集是:(-2,4)
(2)f(x)≥5的解集是全体实数,则f(x)min≥5
又f(x)=|x+1|+|x-2a|≥|1+2a|
∴|1+2a|≥5,即a≥2或a≤-3
五 利用导数
例5.设函数f(x)=12x2+ex-xex.若当x∈[-2,2]时,不等式f(x)>m恒成立,求实数m的取值范围.
解:函数f(x)的定义域为(- ∞,+∞),
∵f′(x)=x+ex-(ex+xex)=x(1-ex),
若x<0,则1-ex>0,所以f′(x)<0;
若x>0,则1-ex<0,所以f′(x)<0;
∴f(x)在(-∞,+∞)上为减函数,
即f(x)的单调减区间为(-∞,+∞).
∴f(x)在[-2,2]上单调递减.
∴[f(x)]min=f(2)=2-e2,
∴m<2-e2时,不等式f(x)>m恒成立.
当然,除了以上几种常见的题型以外,解决恒成立问题的方法还有很多种,希望同学们注意对基础知识的总结,从中可以提炼出很多巧妙的解题办法。
关键词:恒成立问题 常规方法
【中图分类号】G633.6
高中数学的恒成立问题一直以来都是一个重点、难点,这类问题也没有一个固定的思想方法去处理,各类考试以及高考中都屡见不鲜。如何更好地简单,准确,快速解决这类问题并更好地认识把握,本文通过举例说明这类问题的一些常规处理方法。
一 利用分类讨论思想,借助函数性质
例1.已知函数f(x)=x2-2ax+2,当x∈[-1,+∞)时,f(x)≥a恒成立,求a的取值范围.
解:∵f(x)=(x-a)2+2-a2,∴此二次函数图象的对称轴为x=a
(1)当a∈(-∞,-1)时,f(x)在[-1,+∞)上单调递增,
∴f(x)min=f(-1)=2a+3.
要使f(x)≥a恒成立,只需f(x)min≥a,即2a+3≥a,
解得a≥-3,即-3≤a<-1.
(2)当a∈[-1,+∞)时,f(x)min=f(a)=2-a2.
要使f(x)≥a恒成立,只需f(x)min≥a,
即2-a2≥a
解得-2≤a≤1,即-1≤a≤1.
综上所述,实数a的取值范围为[-3,1]
二 利用等价转化法构造新函数,借助函数的单调性
例2.若不等式2x-1>m(x2-1)对满足-2≤m≤2的所有m都成立,则x的取值范围为________.
解:将原不等式化为:m(x2-1)-(2x-1)<0.令f(m)=m(x2-1)-(2x-1),则原问题转化为当-2≤m≤2时,f(m)<0恒成立,只需f-2<0,f2<0即可,即-2x2-1-2x-1<0,2x2-1-2x-1<0,解得-1+72
例3.已知函数f(x)=mx2-mx-1.若对于x∈[1,3],f(x)<5-m恒成立,求实数m的取值范围.
解:∵f(x)<-m+5?m(x2-x+1)<6,
∵x∈[1,3],∴x2-x+1>0,
∴m<6x2-x+1对于x∈[1,3]恒成立,
记g(x)=6x2-x+1,x∈[1,3],
记h(x)=x2-x+1,h(x)在x∈[1,3]上为增函数.
则g(x)在[1,3]上为减函数,
∴[g(x)]min=g(3)=67,∴m<67.
所以m的取值范围为-∞,67.
四 利用不等式性质
例4.函数f(x)=|x+1|+|x-2a|.
(Ⅰ)当a=1时,求f(x)<5的解集;
(Ⅱ)若f(x)≥5的解集是全体实数,求a的取值范围.
解:(1)当a=1时,f(x)=|x+1|+|x-2|
由绝对值的几何意义,f(x)<5的解集是:(-2,4)
(2)f(x)≥5的解集是全体实数,则f(x)min≥5
又f(x)=|x+1|+|x-2a|≥|1+2a|
∴|1+2a|≥5,即a≥2或a≤-3
五 利用导数
例5.设函数f(x)=12x2+ex-xex.若当x∈[-2,2]时,不等式f(x)>m恒成立,求实数m的取值范围.
解:函数f(x)的定义域为(- ∞,+∞),
∵f′(x)=x+ex-(ex+xex)=x(1-ex),
若x<0,则1-ex>0,所以f′(x)<0;
若x>0,则1-ex<0,所以f′(x)<0;
∴f(x)在(-∞,+∞)上为减函数,
即f(x)的单调减区间为(-∞,+∞).
∴f(x)在[-2,2]上单调递减.
∴[f(x)]min=f(2)=2-e2,
∴m<2-e2时,不等式f(x)>m恒成立.
当然,除了以上几种常见的题型以外,解决恒成立问题的方法还有很多种,希望同学们注意对基础知识的总结,从中可以提炼出很多巧妙的解题办法。