解决含参恒成立问题的3种境界
2014-08-07
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(浙江师范大学附属中学 浙江金华 321004)
含参恒成立问题是函数中最常见、也是最复杂的一类问题,综合性强,变化多,对数学逻辑思维能力、等价转化能力和运算能力都有极高的要求.解决时往往找不到突破口,难以下手,或是找不对方向,常走弯路.
此类问题最基本的解决思路是最值转化,把问题转化为求某一函数在区间上的最大(或最小)值.导数法是解决该类问题有效的途径之一,但往往不是一次求导就能解决的,需要多次求导或利用导数的意义加以判断,更有甚者是抛开导数,直接利用“反客为主”法求解.
归结起来,解决此类问题有以下3种境界.
境界1
求导“一站到底”
利用函数的导数判断函数的单调性与最值,从而求出参数的取值范围.有时一次求导就能判断,有时需要多次求导,逐层判断单调性,称之为“一站到底”.
例1
关于x的不等式ex≥1+ax对x≥0恒成立,求实数a的取值范围.
分析
由题意,问题等价于不等式ex-ax-1≥0在[0,+∞)上恒成立.
设函数f(x)=ex-ax-1,x∈[0,+∞),求导得
f′(x)=ex-a,
又x∈[0,+∞),得ex≥1,从而
(1)当a≤1时,f′(x)=ex-a≥0,即f(x)=ex-ax-1在(0,+∞)上单调递增,因此当x∈[0,+∞)时,fmin(x)=f(0)=0.
(2)当a>1时,由f′(x)=0,得x=lna>0,从而f(x)=ex-ax-1在(0,lna)上单调递减,在(lna,+∞)上单调递增.又f(0)=0,于是当x∈(0,lna)时,f(x) 综上可得,实数a的取值范围是a≤1. 例2 关于x的不等式ex≥1+x+ax2对x≥0恒成立,求实数a的取值范围. 分析 由题意,问题等价于不等式ex-ax2-x-1≥0在[0,+∞)恒成立. 设函数f(x)=ex-ax2-x-1,x∈[0,+∞),求导得 f′(x)=ex-2ax-1, 设g(x)=ex-2ax-1,x∈[0,+∞),则g′(x)=ex-2a,又x∈[0,+∞),得ex≥1,从而 由上面2个例子可以看出,函数变化看导数,难分难解再追踪,函数零点或难求,导数意义仍可用! 境界2 借助高数方法 含参恒成立问题经常采用的另一种解决办法是分离……


