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巧借构造,巧解二元不等式问题

2018-08-15李寒

文理导航 2018年8期

李寒

导数问题无异于整个高中数学学习阶段最让同学头疼的一个内容,不仅知识点多,题型变化大,更重要的是还有很多需要掌握的解题技巧,构造法无异于一种缜密的考查模式在其中大放异彩。构造法在导数部分有多重考查方式,笔者现就二元不等式问题加以分析。

例1.已知函数f(x)=αlnx+(x+1),若图象上存在两个不同的点A(x■,y■)、B(x■,y■)(x■>x■),使得f(x■)-f(x■)≤4(x■-x■)成立,则实数的取值范围为______

【解析】將f(x■)-f(x■)≤4(x■-x■)整理可得:f(x■)-4x■≤f(x■)-4x■(x■>x■),

设g(x)=f(x)-4x,由题意可得g(x)在(0,+∞)上存在单调递减区间,

即g'(x)≤0在(0,+∞)上有解,

∵g(x)=αlnx+(x+1)■-4x=αlnx+x■-2x+1,∴g'(x)=■+2x-2,

设g'(x)≤0,又x>0,分离参数可得a≤2x-2x■,由存在,可知a<(2x-2x■)■,

∴a<■.

【小结】此类二元不等式问题出题的目的就是在于构造一个新函数,把不等式转化为新函数的单调性,再借助导数的正负来控制即可.

【备注】此题要求存在,故求的是函数y=2x-2x■的最大值。

例2.已知函数f(x)=αlnx(x+1)-x■在区间(0,1)内任取两个实数p,q,且p≠q,不等式■>2恒成立,则实数a的取值范围为( )

A.(12,30] B.(-∞,18] C.[18,+∞) D.(-2,18]

【解析】∵p≠q,不妨设p>q,则p-q>0,

原式可化为f(p+1)-f(q+1)>2(p+1)-2(q+1),

即f(p+1)-f2(p+1)>f(q+1)-2(q+1),

设函数g(x)=f(x+1)-2(x+1),由题可知g(x)在(0,1)上为单调递增函数,

故g'(x)≥0在(0,1)上恒成立.

∵g(x)=f(x=1)-2(x+1)=αlnx(x+2)-(x+1)■-2(x+1),∴g'(x)=■-2x■+8x+8,

令g'(x)≥0,又x∈(0,1),分离参数可得a≥2x■+8x+8,

由恒成立,可得a≥(2x■+8x+8)■,

∴a≥18。

【备注】此题要求恒成立,因此求的是函数y=2x■+8x+8的最大值。

例3.已知f(x)=x+αlnx(a>0)对于(■,1)内的任意两个相异实数x■,x■,恒有f(x■)-f(x■)>■-■,求实数a的取值范围。

【解析】∵x■≠x■,不妨设x■>x■,则■<■,

又由f(x)=x+αlnx(a>0)在(■,1)上单调递增,可知f(x■)>f(x■),

故f(x■)-f(x■)>■-■可化为f(x■)-f(x■)>■-■,即f(x■)+■>f(x■)+■,

设g(x)=f(x)+■,则g(x)在(■,1)上单调递增,即g'(x)≥0在(■,1)上恒成立,

∵g(x)=f(x)+■=x+αlnx+■,∴g'(x)=1+■-■,

令g'(x)≥0,又x∈(■,1),分离参数可得a≥■-x,

由恒成立,可得a≥(■-x)■,

∴a≥■。

【备注】此题条件中增加了绝对值,由此去掉绝对值应该是关键,故题干条件中附加了a>0,就是为了得到函数f(x)的单调性,方便去掉绝对值。

【小结】在导数问题中,题干条件会经常对自变量或者参数进行一定的限制,解题时一定要关注限制条件,能减少对题目的讨论。……

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