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“多法并用”,解答不等式恒成立问题

2021-11-22陈秀林

语数外学习·高中版上旬 2021年8期
关键词:式子最值导数

陈秀林

不等式恒成立问题的命题角度有很多,解法灵活,侧重于考查同学们的数学思维能力及应变能力.此类问题的综合性较强,难度较大,很多同学在遇到这一类问题时常常会束手无策.下面以一道含参不等式恒成立问题为例,谈一谈解答不等式恒成立问题的思路.

例题:已知函数,若对任意的实数x∈[1,+∞),f(x)≥-1恒成立,求实数a 的取值范围.

要求得 a 的取值范围,关键在于如何处理不等式,对其进行合理转化、变形,确保对任意的实数x∈[1,+∞),f(x)≥-1恒成立.函数式中含有指数和对数,还需借助导数法来解题.有如下三种思路.

思路一:采用函数最值法

函数最值法是指将问题转化为函数最值问题来求解的方法.在解题时,我们需将不等式进行合理变形,以便构造出合适的函数,借助函数的图象和性质,来求得函数的最值,进而求得参数的取值范围.对于本题,要使 f(x)≥ -1在[1,+∞)恒成立,需使函数 f(x)的最小值大于或等于-1,因此可直接利用导数求函数 f(x)的最小值.

解:

函数最值法是处理含参不等式恒成立问题的重要方法,大多数问题都可采用该方法求解,但求解过程中经常会遇到导函数零点不易求的问题,此时可借助二次求导法或设而不求法来求得函数的最值.

思路二:分离参数

分离参数是指将参数与变量分离,通过求得含有变量式子的最值,求得问题的答案的方法.此方法常适用于解答参数、变量容易分离的问题.在解题时需将不等式进行变形,使其一边含有参数,另一边不含有参   数,即只含有变量和常数,再将不含有参数的式子构造成函数模型,借助函数的图象、性质、导数的性质求得含有变量式子的最值,进而确定参数的取值范围.

解:

分离参数法是处理含参不等式恒成立问题较为简便的方法.运用此方法解题时,要注意分离参数的過程是否为不等式的等价变形,否则易出现错解.若不等式中多处含有参数,可考虑将含参的式子整体分离.

思路三:先猜想后证明

对于一些题目的关系式中直接呈现出规律的问题,我们一般采用先猜想后证明的思路解题.首先根据题意进行猜想,试图明确问题的答案,然后对其结论进行证明.在证明的过程中,可采用分析法、综合法、反证法、放缩法等进行求解.对于本题,要使不等式在 f(x)≥ -1在[1,+∞)内恒成立,则对于∀x∈ [1,+∞)的值,不等式都成立,可利用特殊值探求出参数的范围,再证明对于此范围内的参数,不等式恒成立即可.

解:

所以原不等式恒成立,所以a 的取值范围是(-∞, 1].

上述三种方法虽然在构造函数的方式上略有不同,但求解的核心思想均是利用导数法来求函数的最值.同学们把握这一关键点,就能顺利解答此类问题.

(作者单位:江苏省大丰高级中学)

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