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不等式中恒成立问题的解题策略

2017-08-14林东东

新课程·教师 2017年7期
关键词:不等式解题策略

摘 要:恒成立问题一直是中学数学的重要内容,高考中也经常出现含参数的恒成立问题,它涉及函数、数列、不等式、导数等知识点,包含转化与化归、数形结合、函数与方程等思想方法。在近几年的高考试题中,恒成立问题越来越受到高考命题老师的青睐,在培养学生的思维方面起到了重要的作用。高中引入导数这个工具后,更丰富了解题的手段。通过实例比较系统地归纳出解决恒成立问题的一般方法,帮助学生重新认识此类问题。

关键词:不等式;恒成立问题;解题策略

一、利用最值解决

模型1:若f(x)>0,x∈D恒成立,只需fmin(x)>0,x∈D

若f(x)<0,x∈D恒成立,只需fmax(x)<0,x∈D

1.在R上的恒成立问题

例1:已知函数f(x)=(x2+ax+2)ex在R上为增函数,求a的取值范围。

解:由题意:f'(x)=x2+(a+2)x+(a+2)ex≥0在R上恒成立,即

x2+(a+2)x+(a+2)min≥0,所以Δ=(a+2)2-4(a+2)≤0

所以-2≤a≤2

2.含絕对值不等式的恒成立问题

例2:若x-1+2x+1≥m恒成立,求m的取值范围。

设f(x)=x-1+2x+1

当x≥1时,则f(x)=3x,所以f(x)≥3

当-■

当x≤-■时,则f(x)=-3x,所以f(x)≥■

于是f(x)min=■

所以m≤■

二、分离参数,转化为求最值问题

模型2:m≥f(x)在x∈D上恒成立?圳m≥f(x)max,x∈D

m≤f(x)在x∈D上恒成立?圳m≤f(x)min,x∈D

其中左边为常数即可,也可以是■、-■等形式。

例3:已知函数f(x)=■+alnx-2,a>0

(1)若曲线y=f(x)在点P(1,f(x))处的切线与直线y=x+2垂直,求a的值。

(2)若对于任意的x∈(0,+∞),都有f(x)>2(a-1)成立,求a的范围。

解:(1)a=1

(2)由题意:f(x)=■+alnx-2>2(a-1)

从而■>x(2-lnx),设g(x)=x(2-lnx),只需■>g(x)max

因为g'(x)=1-lnx,所以,当x=e时,g'(x)=0

当00,

当x>e时,g'(x)<0,所以g(x)max=g(e)=e

所以■>e,从而0

如果本题把参数a分离出来,则需要分类讨论,由于左边只需要常数就可以,故左边分离■,从而避免了分类讨论,大大提高了解题效率。

三、变换变量,看作一次函数

例4:若不等式x2-(a+2)x+2a>0对一切0

解:左边的不等式如果看作关于x的不等式,则讨论起来比较麻烦,如果把a看作自变量,把x看作常数,则不等式可以理解为一次不等式,无需讨论,所以设g(a)=(2-x)a+x2-2x

因为g(a)=(2-x)a+x2-2x为a的一次函数

于是,只需g(0)≥0g(3)≥0

所以x≤0或x≥3

四、与存在性问题的区别

恒成立和有解是有明显区别的,要认真思考,恰当使用,等价转化,切不可混淆意思。

一般的,存在性问题可以参考恒成立问题解决,但是最值需要改变,现归纳如下。

模型3:若存在x0∈D,使得m≥f(x)成立?圳m≥f(x)min

若存在x0∈D,使得m≤f(x)成立?圳m≤f(x)max

例5:若存在x0∈[-1,1],使得不等式4■-a·2■+1≤2■成立,求实数a的取值范围。

解:原始等价于-2■≤4■-a·2■+1≤2■

设t=2■∈[■,2],

则-2t≤t2-a·t+1≤2t,即t+■-2≤a≤t+■+2

只需a≤(t+■+2)max,且a≥(t+■-2)min

所以0≤a≤■

总之,这类问题在数学学习中涉及的知识比较广泛,在处理上有许多特殊性,也是近年来高考中频频出现的试题类型,希望以上的总结对同学们有所帮助。

作者简介:林东东(1983—)男,汉族,浙江温州,本科,一级教师,研究方向:中学数学。

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