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“同构法”巧解不等式恒成立问题

2022-05-30湖北省黄石市第一中学杨瑞强435000

河北理科教学研究 2022年1期
关键词:同构对数实数

湖北省黄石市第一中学 杨瑞强 435000

若F(x)≥0 能 等价 变形 为f[g(x)] ≥f[h(x)] ,然后利用f(x)的单调性(如递增),再转化为g(x)≥h(x).在遇到“指数函数和对数函数”同时出现的试题时,我们可考虑采用“同构”的方法变形转化,构造函数,从而达到化难为易,删繁就简的功效.

1 积型aea ≤b ln b 同构

三种同构途径:①同左aea≤(lnb)elnb,构造函数f(x)=xex;②同右ealnea≤blnb,构造函数f(x)=xlnx;③取对数a+lna≤lnb+ln(lnb),构造函数f(x)=x+lnx.

3 和差型ea±a ≤b±ln b 同构

两种同构途径:①同左ea±a≤elnb±lnb,构造函数f(x)=ex±x;②同右ea±lnea≤b±lnb,构造函数f(x)=x±lnx.

例3 已知函数f(x)=aex-1-lnx+lna,若f(x)≥1,求a的取值范围.

练习:1.已知函数f(x)=aeax+1-lnx+1,且对任意x>1,f(x)>0 恒成立,则a的取值范围是( ).

2.若关于x的不等式ex-alnx≥a恒成立,则实数a的取值范围为_____.

3. 对于任意实数x>0 ,不等式2ae2xlnx+lna≥0 恒成立,求实数a的取值范围是_____.

(答案:1.A;2.[0,e];3.a≥)

同构法构造函数是高中数学解题的一种常见方法,在解题实践中,若能通过观察、分析、整理等手段,看清题中函数结构的共性或等式(不等式)两侧同构,则可轻松构造函数,巧妙利用函数单调性解题.而对原不等式同解变形,如移项、通分、取对数、系数升指数等,有时也需要对两边同时加、乘某式,把不等式转化为左右两边是相同结构的式子,根据“相同结构”构造辅助函数.为了实现不等式两边“结构”相同的目的,常用变形的方法有:x=elnx=ln ex、ln x 等.

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