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      不等式恒成立問題的求解方法和誤區(qū)

      2018-02-25 07:59:56湖南省永州市江華縣第一中學湖南永州
      新課程(下) 2018年12期
      關鍵詞:主元最值圖象

      徐 ?。ê鲜∮乐菔薪A縣第一中學,湖南 永州)

      高中數(shù)學中的恒成立問題,考查了學生學習的綜合解題能力,并培養(yǎng)和提升學生的創(chuàng)造性思維能力。而且近年來高考中的熱點問題也涉及恒成立問題。在恒成立問題的解題中,一般需要用到函數(shù)的單調(diào)性、不等式、方程、函數(shù)最值的求法等知識,一般所用到的充要條件如下:定理:設函數(shù)f(x)的最大值是M,最小值是m.(1)不等式f(x)≥k恒成立的充要條件是m≥k;(2)不等式f(x)≤k恒成立的充要條件是M≤k。通過這個定理可把恒成立問題轉(zhuǎn)化成求函數(shù)最值的問題。

      一、反參為主的求解法

      恒成立問題通常是變量的取值范圍是已知的,求解出參數(shù)的取值范圍。與此同時還有一些比較特殊的問題是參數(shù)的取值范圍已知,要求解出變量的取值范圍。實際上,這類題型是一般題型的相反問題,因而可進行換位思考,將參數(shù)變?yōu)橹髟?,把問題轉(zhuǎn)化為一次函數(shù)的恒成立問題,這樣即可通過一次函數(shù)的圖象解答出問題的答案。因此,若恒成立問題已有了參數(shù)范圍,通常將參數(shù)看作是主元,將主元當作是已知數(shù),具體也即是將原題看作是參數(shù)的函數(shù),從而進行函數(shù)的解答。

      例1:對于滿足0≤p≤4的所有實數(shù),求使不等式x2+px>4x+p-3都成立的x的范圍。對于這道題,可作如下分析:題目中已有了參數(shù)的范圍,可將p看作是主元,得到一個有關字母p的一次函數(shù)。那么即可這樣解題:整理不等式得出(x-1)p+x2-4x+3>0。令f(p)=(x-1)p+x2-4x+3,要使不等式f(p)>0在0≤p≤4時恒成立,則只要不等式組成立,解得 x>3或 x<-1。

      綜上,對于部分含參不等式的恒成立問題,在進行參數(shù)分離的過程中,如果遇到一定的障礙,或者是在完成參數(shù)與變量的分離后但求最值遇到障礙時,可把變元和參數(shù)進行換位,然后通過與其他知識的融合滲透,從而解答出來。如,在以上的例題中把參數(shù)看作是主元,那么可引導學生在草稿紙上將一次函數(shù)的圖象畫出來,使一次函數(shù)在區(qū)間[0,4]恒大于0,觀察圖象要求必須滿足不等式組f(0)=x2-4x+3>0,f(4)=x2-1>0。

      二、數(shù)形結(jié)合的求解法

      數(shù)的本質(zhì)特征是形,而形的表述形式是數(shù),通過數(shù)形結(jié)合的方式來解題,可以達到事半功倍的效果。但由于圖形的呈現(xiàn)非常直觀,所以依然還是要通過數(shù)來完成精確的計算。

      例2:若關于x的不等式x2-logax<0在區(qū)間恒成立,求解出實數(shù)a的取值范圍。對于這道題,可引導學生作如下分析:因不等式的左邊不僅有二次式,而且還有對數(shù)式,所以分離參數(shù)時很難找到其突破口,那么經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)可將其轉(zhuǎn)換成不等式x2<logax在區(qū)間上恒成立。那么此時可設f(x)=x2,g(x)=logax,那么此時則僅僅使得f(x)和g(x)在區(qū)間(的圖象上,并觀察a是什么值時,f(x)的圖象恒在g(x)的下方。這樣即可容易得出:0<a<1,且在區(qū)間上時,g(x)為減函數(shù),所以從而解答出

      三、求導數(shù)分析法

      通過導數(shù)分析法來對恒成立問題進行求解,需通過使用函數(shù)與導數(shù)的關系,探討函數(shù)的單調(diào)性。所以,在解答恒成立問題時,通常需要將函數(shù)的導數(shù)先求出來,并對導函數(shù)的符號進行判斷,這樣才能確定函數(shù)在所給定區(qū)間的最值,并在指定區(qū)間上找到函數(shù)的變化趨勢,結(jié)合函數(shù)值的這種變化趨勢,再結(jié)合區(qū)間的端點值、函數(shù)的極值,對參數(shù)所滿足的不等式或不等式組予以確定,然后求解的過程中采用數(shù)學轉(zhuǎn)化思想。

      例3:已知函數(shù)f(x)=x2+ax+b,g(x)=ex(cx+d),如果曲線y=f(x)和曲線 y=g(x)都過點 P(0,2),同時在點 P 處有相同的切線 y=4x+2.求a、b、c、d的值。對于這道題,首先應引導學生明白此題的解題思路是進行參數(shù)分離,接著通過導數(shù)采用導數(shù)求函數(shù)的區(qū)間最值。那么具體首先分離參數(shù)k,此時注意必須考慮極值點是否在定義域所在的區(qū)間上。

      解:從題意已知,得f(0)=g(0)=2,f′(x)=g′(x)=4,而f′(x)=2x+a,g′(x)=ex(cx+d+c),得出a=4,b=c=d=2。

      綜上所述,通過上文對不等式恒成立問題的幾種求解方法的介紹,可以總結(jié)出這些解題思路及方法有著很強的知識綜合性,要求學生必須思路保持靈活,而且意識到這些解題方法都可轉(zhuǎn)化為函數(shù)求出最值進行解答,這實際上也充分體現(xiàn)了數(shù)學這門學科最本質(zhì)的思想。

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