☉
對于不等式有解或者方程在給定范圍有解問題是高中常見題型,由于平時訓(xùn)練得較多,對學(xué)生已不是難點.但近來各地的高三測試題的客觀壓軸題多次出現(xiàn)不等式或方程有若干個整數(shù)解求參數(shù)問題,學(xué)生感到對整數(shù)這個限制條件如何轉(zhuǎn)化比較困難,得分率較低.因此本文選擇部分代表性題目加以闡述.
例1 (連云港市2013屆高三二模)關(guān)于x的不等式x2-ax+2a<0的解集為A,若集合A中恰有兩個整數(shù),則實數(shù)a的取值范圍是______.
法一:根據(jù)二次函數(shù)圖像的特征求解
解:由題意知Δ=a2-8a>0,得a>8或a<0.
評注:由于題目所給的條件是以二次不等式的形式出現(xiàn),因此可直接構(gòu)造二次函數(shù).但要挖掘出二次函數(shù)的隱含條件.如本題在a>8前提下,由對稱軸x>4,f(4)<0,且A中恰有兩個整數(shù),因此f(3)<0不成立(否則由二次函數(shù)對稱性,f(5)<0,至少有三個整數(shù)滿足不等式,不符合題意),即滿足條件的整數(shù)只能為4與5,而得到相應(yīng)條件.
法二:分離參數(shù),構(gòu)造新函數(shù),根據(jù)新函數(shù)圖像確定應(yīng)該整數(shù)解
解:由x2-ax+2a<0得x2<a(x-2),若x-2=0,顯然不成立;
同理,當(dāng)x-2<0時,
圖1
例2 (2009年天津文)若關(guān)于x的不等式(2x-1)2<ax2的解集中整數(shù)恰有三個,則實數(shù)a的取值范圍為______.
解法1:由(2x-1)2<ax2得(4-a)x2-4x+1<0,由題意知該不等式有解,
沒有整數(shù)解滿足不等式(4-a)x2-4x+1<0.
評注:本題構(gòu)造出函數(shù)f(x)=(4-a)x2-4x+1后,無法確實f(x)<0某一個具體對應(yīng)的整數(shù)值,就必須嘗試具體函數(shù)值與對稱軸相對位置關(guān)系.此法的關(guān)鍵點是判斷出f(1)<0必然成立.
解法2:由(2x-1)2<ax2得(4-a)x2-4x+1<0,由題意知該不等式有解,
因為滿足該不等式的整數(shù)解恰有三個,若x≤-1,則a>4,不成立.
因此滿足該不等式整數(shù)解恰有三個,則必為1,2,3,
總結(jié):由上面的解法可以看出,二次不等式有有限個整數(shù)問題,常用方法有兩種.一是構(gòu)造二次函數(shù),挖掘出某個特定的整數(shù)變量值滿足要求后,結(jié)合二次函數(shù)圖像,根據(jù)所得的特定整數(shù)解以及與對稱軸位置關(guān)系,確定滿足條件的所有解,寫出條件;另一種方法是分離參數(shù),構(gòu)造新函數(shù),根據(jù)新函數(shù)的圖像或所具有的函數(shù)性質(zhì),確定整數(shù)應(yīng)該是哪幾個,從而得到參數(shù)的范圍.對于這類問題一般不需要求出不等式的解集,除非有一根是常數(shù).因此文[1]對例2的解法顯然不夠嚴謹?shù)模矣捎跊]有注意區(qū)間開閉,結(jié)果也是錯誤的.
例3 (2009年天津理)設(shè)0<b<1+a.若關(guān)于x的不等式(x-b)2>(ax)2的解集中的整數(shù)恰有三個,則實數(shù)a的取值范圍為______.
解:由已知得(a2-1)x2+2bx-b2<0恰有三個整數(shù)解,
則a2-1>0,而a+1>0,得a>1,此時顯然Δ>0.
而(f0)=-b2<0,(f1)=a2-1+2b-b2=(a+b-1)(a-b+1)>0,
圖2
作出其可行域,如圖2,而直線a+1=b與直線2a=b+2的交點為(3,4),可知a∈(1,3).
評注:本題與例1類似,構(gòu)造出二次函數(shù),在得到f(0)<0,f(1)>0后,根據(jù)其對稱軸小于0,因此滿足題意的整數(shù)解必然是-1,-2,-3,從而得到相應(yīng)的條件.而對于二元不等式組求某一變量的范圍,用線性規(guī)劃知識得到a的范圍,十分自然,明顯比文[1]解法好得多.
例4(南通市通州區(qū)2013屆高三寒假調(diào)研卷)已知使函數(shù)(fx)=x3-ax2-1(0≤a≤M0)存在整數(shù)零點的實數(shù)a恰有3個,則M0的取值范圍是______.
解:由題意知x3-ax2-1=0對0≤a≤M0有三個整數(shù)解,
均符合a∈(0,10].
不符合a∈(0,10],因此當(dāng)x≥16時也均不符合.
所以使(fx)=1000有整數(shù)解的實數(shù)a的個數(shù)為4個.
總結(jié):例4是根據(jù)整數(shù)解的個數(shù)確定a的范圍,而例5是由a的范圍確定整數(shù)的個數(shù)(即a的個數(shù)),其實本質(zhì)一樣,即分離出常數(shù)后,構(gòu)造的函數(shù)在一定范圍內(nèi)具有單調(diào)性,則滿足要求的一個整數(shù)解必對應(yīng)一個參數(shù)值.因此對于高次方程有整數(shù)解或高次函數(shù)有整數(shù)零點問題,由于涉及到參數(shù),直接畫圖像會比較繁瑣,不如分離參數(shù)后,考察所構(gòu)造函數(shù)具有性質(zhì)及相應(yīng)圖像,從而把握整數(shù)解與參數(shù)之間的聯(lián)系,達到解題的目的.
1.任志鴻.十年高考分類解析與應(yīng)試策略·數(shù)學(xué)[M].??冢耗戏匠霭嫔?,2009.