数学思想在解决绝对值问题中的应用
2015-05-19徐良锋
徐良锋
众所周知,解决数学问题需要讲究一定的方法,方法得当,事半功倍,方法不当,事倍功半.而方法源自思想,没有思想也就没有方法.解决数学问题如果没有数学思想的指引就会迷失方向,无所作为;而有了数学思想的指引,解题就会思路更开阔,思维更活跃,方法更灵活.下面就运用数学思想解决绝对值问题略举几例,与大家共磋.
1.函数与方程的思想
例1若对任意的x1,x2∈[-1,1],不等式|(x2-x1)(x21+x1x2+x22-3a)|≤1成立,求实数a的取值范围.
分析与求解此例比较容易想到讨论法,先去掉绝对值符号,再分离变量,进而求得a的最值范围,但这样求解十分繁琐,而在函数与方程思想指导下,通过构建函数,利用函数性质求解却十分简明.
不等式|(x2-x1)(x21+x1x2+x22-3a)|≤1可化为|x32-x31-3ax2+3ax1|≤1,令f(x)=x3-3ax,故原不等式等价于对任意的x1,x2∈[0-1,1],|f(x2)-f(x1)|≤1恒成立.由于f ′(x)=3x2-3a,
(Ⅰ)当a≤0时,f ′(x)≥0,f(x)在x∈[-1,1]上单调递增,|f(1)-f(-1)|>1,不满足条件.
(Ⅱ)当a>0时,由f ′(x)=3x2-3a=0,得x=±a.
(1)当a>1即a>1时,
|f(x2)-f(x1)|max=f(-1)-f(1)=-2+6a,
由-2+6a≤1,得a≤12,这样的a不存在;
(2)当a≤1且f(-a) |f(x2)-f(x1)|max=f(1)-f(-1)=2-6a, 由2-6a≤1可得a≥16,所以16≤a<14. (3)当a≤1且f(-a)≥f(1)时,即a≥14, |f(x2)-f(x1)|max=f(-a)-f(a)=4aa, 由4aa≤1可得:a≤4-23,所以14≤a≤4-23. 综上所述,实数a的取值范围为[16,344]. 点评对于含有绝对值符号的不等式,当分离变量求参数的取值范围比较繁琐时,可以考虑构建函数,利用函数的性质进行求解与证明. 2.数形结合的思想 例2已知函数f(x)=ex-1, -x2-2x,x≥0, x<0,若关于x的方程f(x)=|x-a|有三个不同的实根,求实数a的取值范围. 分析与求解方程f(x)=|x-a|既不是简单的特殊方程,又不知其根的大小,故很难从方程中直接求得a的取值范围,故不妨利用数形结合的思想进行思考. 如图,直线y=x-a与函数y=f(x)=ex-1的图象在x≥0处有一个切点,切点坐标为(0,0),此时a=0;直线y=|x-a|与函数y=-x2-2x的图象在x<……