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用构造法求恒不等式中的参数范围

2021-09-06福建省龙岩市长汀县第一中学366313周兴腾

中学数学研究(江西) 2021年8期
关键词:解题变形

福建省龙岩市长汀县第一中学 (366313) 周兴腾

在许多高考题或高考模拟题中,导数的综合题往往都是把关的角色,其中恒成立问题中求参数范围的题目更是内容丰富、形式多样,而我们有些同学也经常是止步于此,究其原因是缺少破题方法.而因题而异、深挖内含是非常重要的,其中抓住题设特点,通过构造新函数求解此类问题就是一个有效的举措.本文举例介绍几种常见的使用方法,供参考.

一、移项后构造

通过把题设的恒不等式移项处理,变成一边为零后,直接构造函数.

例1 设函数f(x)=x(ex-1)-ax2.若当x≥0时,恒有f(x)≥0,求a的取值范围.

解析:由于f(x)=x(ex-1-ax),当x≥0时,f(x)≥0等价于ex-1-ax≥0,令g(x)=ex-1-ax,则g′(x)=ex-a.若a≤1,则当x∈(0,+∞)时,g′(x)>0,g(x)为增函数,而g(0)=0,从而当x≥0时,g(x)≥0,即f(x)≥0.若a>1,则当x∈(0,lna)时,g′(x)<0,g(x)为减函数,而g(0)=0,从而当x∈(0,lna)时,g(x)<0,即f(x)<0.综合得a的取值范围为(-∞,1].

评析:将不等式转化为一个函数式恒大于零(或恒小于零)后,如果通过求导数能够解决参数范围的,就不需要再进行其他变形,否则可能将问题复杂化.

例2 设函数f(x)=(x+1)1n(x+1),若对所有的x≥0,都有f(x)≥ax成立,求实数a的取值范围.

解析:设g(x)=(x+1)1n(x+1)-ax,其中x∈(-1,+∞).对函数g(x)求导得g′(x)=1n(1+x)+1-a.令g′(x)=0,解得x=ea-1-1.

①当a≤1时,对任意的x≥0,g′(x)>0,所以g(x)在[0,+∞)上是增函数,又g(0)=0,所以对所有的x≥0,都有g(x)≥g(0),即当a≤1时,对任意的x≥0都有f(x)≥ax.

②当a>1时,对于01时,不是对所有的x≥0使f(x)≥ax成立.综上可知,所求实数a的取值范围为(-∞,1].

评注:将不等式恒成立转化为函数式恒大于零是解题的关键所在.后面再根据解题需要,通过求导、分类讨论的方法判断不等式是否成立,从而确定了参数的范围.

二、参数分离后构造

通过分离参数,可将恒不等式问题转化为求函数的最大值或最小值问题,使后续的解题方向……

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