处理恒成立问题基本方法汇总
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恒成立问题的类型和能成立问题及方法处理函数与不等式的恒成立、能成立、恰成立问题是高中数学中的一个重点、难点问题。
这类问题在各类考试以及高考中都屡见不鲜。
感觉题型变化无常,没有一个固定的思想方法去处理,一直困扰着学生,感到不知如何下手。
在此为了更好的准确地把握快速解决这类问题,本文通过举例说明这类问题的一些常规处理。
一、函数法(一)构造一次函数 利用一次函数的图象或单调性来解决 对于一次函数],[),0()(n m x k b kx x f ∈≠+=有:例1 若不等式m mx x ->-212对满足22≤≤-m 的所有m 都成立,求x 的范 围。
解析:将不等式化为:0)12()1(2<---x x m ,构造一次型函数:)12()1()(2---=x m x m g原命题等价于对满足22≤≤-m 的m ,使0)(<m g 恒成立。
由函数图象是一条线段,知应⎪⎩⎪⎨⎧<---<----⇔⎩⎨⎧<<-0)12()1(20)12()1(20)2(0)2(22x x x x g g解得231271+<<+-x ,所以x 的范围是)231,271(++-∈x 。
小结:解题的关键是将看来是解关于x 的不等式问题转化为以m 为变量,x 为参数的一次函数恒成立问题,再利用一次函数的图象或单调性解题。
练习:(1)若不等式01<-ax 对[]2,1∈x 恒成立,求实数a 的取值范围。
(2)对于40≤≤p 的一切实数,不等式342-+>+p x px x 恒成立,求x 的取值范围。
(答案:或)(二)构造二次函数 利用二次函数的图像与性质及二次方程根的分布来解决。
对于二次函数)0(0)(2≠>++=a c bx ax x f 有:(1)R x x f ∈>在0)(上恒成立00<∆>⇔且a ;(2)R x x f ∈<在0)(上恒成立00<∆<⇔且a(3)当0>a 时,若],[0)(βα在>x f 上恒成立⇔若],[0)(βα在<x f 上恒成立⎩⎨⎧<<⇔0)(0)(βαf f(4)当0<a 时,若],[0)(βα在>x f 上恒成立⎩⎨⎧>>⇔0)(0)(βαf f若],[0)(βα在<x f 上恒成立⎪⎩⎪⎨⎧<>-⎪⎩⎪⎨⎧<∆≤-≤⎪⎩⎪⎨⎧><-⇔0)(2020)(2βββαααf a ba b f a b 或或 例2若关于x 的二次不等式:01)1(2<-+-+a x a ax 的解集为R ,求a 的取值范围.解:由题意知,要使原不等式的解集为R ,即对一切实数x 原不等式都成立。
开篇语:不等式恒成立问题在高中数学是一类重点题型,高考也是必考内容。
由于不等式问题题型众多,题目也比较灵活。
所以在学习过程中,同学们要学会总结各种解题方法!方法一:分离参数法解析:分离参数法适用的题型特征:当不等式的参数能够与其他变量完全分离出来,并且分离后不等式其中一边的函数的最值或范围可求时,则将参数式放在不等式的一边,分离后的变量式放在另一边,将变量式看成一个新的函数,问题即转化为求新函数的最值或范围,若a≥f(x)恒成立,则a≥f(x)max,若a≤f(x)恒成立,则a≤f(x)min方法二:变换主元法(也可称一次函数型)解析:学生通常习惯把x当成主元(未知数),把另一个变量p看成参数,在有些问题中这样的解题过程繁琐,如果把已知取值范围的变量当成主元,把要求取值范围的变量看成参数,则可简便解题。
适用于变换主元法的题型特征是:题目有两个变量,且已知取值范围的变量只有一次项,这时就可以将不等式转化为一次函数求解。
方法三:二次函数法解析:二次函数型在区间的恒成立问题:解决这类问题主要是分析 1,判断二次函数的开口方向2,二次函数的判别式是大于0还是小于03,判断二次函数的对称轴位置和区间两端值的大小,即判断函数在区间的单调性 方法四:判别式法解析:不等式一边是分式,且分式的分子和分母的最高次项都是二次项时,利用判别式法可以快速的解题,分离参数将会使解题变得复杂。
方法五:最值法解析:不等式两边是两个函数,且含有参数时,我们可以分出出参数,构造新函数,求函数的导数来求得新函数的最值。
总结:在解不等式恒成立的问题时,应根据不等式的特点,选择适合的方式快速准确的解题。
平时练习过程中,应注意观察,总结!。
恒成立问题常见求解技巧“恒成立”问题是数学中常见的问题,涉及到一次函数、二次函数、指数函数、对数函数的性质、图象,渗透着换主元、化归、数形结合、函数与方程等思想方法,在培养思维的灵活性、创造性等方面起到了积极的作用.因此也成为历年高考的一个热点。
恒成立问题在解题过程中解法通常有:①变量分离法;②构造函数法;③变换主元法;④数形结合法(图像法).一、构造函数法:(一)一次函数法给定一次函数()(0)f x kx b k =+≠,若在在区间[],m n 上恒有()0f x >,则()0()0f m f n >⎧⎨>⎩; 若在在区间[],m n 上恒有()0f x <,则()0()0f m f n <⎧⎨<⎩. 例. 若不等式221(1)x m x ->-对[]2,2m ∈-恒成立,求实数x 的取值范围。
(二)二次函数法1. 20(0)ax bx c a ++>≠对x R ∈恒成立00a >⎧⇔⎨∆<⎩;20(0)ax bx c a ++<≠对x R ∈恒成立00a <⎧⇔⎨∆<⎩; 2. 若是二次函数在指定区间上的恒成立问题,还可以利用二次函数的图像求解。
例. 已知函数y =R ,求实数m 的取值范围.例. 不等式212x px p x ++>-对(1,)x ∈+∞恒成立,求实数p 的取值范围。
二.变量分离法若在等式或者不等式中出现两个变量,其中一个变量的范围已知,另一个变量的范围为所求,切容易通过恒等变形将两个变量分别置于等号或者不等号两边,则可将恒成立问题转化为函数的最值问题求解。
理论依据是:()a f x >恒成立max ()a f x ⇔>;()a f x <恒成立min ()a f x ⇔<.例. 当(1,2)x ∈时,不等式240x mx ++<恒成立,求实数m 的取值范围。
一、判别式法若能把所给不等式转化为某个一元二次不等式,并且该一元二次不等式是对于一切实数x都恒成立,则可优先考虑判别式法.例l 设不等式,对于一切实数x都恒成立,求实数m的取值范围.解:因为所以原不等式可变为:因为该不等式对一切实数x都成立,必有整理得说明:若所给的区间并非一切实数时,切记不能使用判别式法.二、三角换元法通过适当的三角换元,把所给问题转化为含有的形式,再利用正弦函数的有界性来求出它的最值,从而使问题得到解决.例2 已知实数x、y满足时恒成立,则实数d的取值范围是( ))],则y的最大值为,要使x+y+d≥O恒成立,必须有d大于等于y的最大值,即d≥,故选择答案(A).三、分离参数对于含有参数的不等式,若能把所求的参数分离出来,应优先考虑实行参数分离,然后再在不等式的另一边进行其它变换,如使用均值不等式,或通过函数的单调性来求出它的最值,最后再通过参数与这个最值的关系来使问题得到解决.例3 对于任意恒成立,求实数m的取值范围.四、图象法如果所给不等式能够化为一边是我们熟悉的函数,那么我们可以通过它的图象,结合函数的单调性来求出它在所给区间上的最值,从而使问题得到解决.例4 若关于x的不等式对任意x∈[0,1]恒成立,则m的取值范围是( )(A)m≤一3 (B)m≥一3 (C)一3≤m≤0 (D)m≥一4解:考察函数的图象,当x∈[0,1]时,其函数的值域为y∈[一3,0],若使不等式对任意x∈[0,1]恒成立,则m必须小于等于它的最小值3,即m≤一3,故选择答案(A).五、变更主元法主元的选择要因题而异,在有些问题中一旦克服心理定势,标新立异地另选主元,那么问题的解决就会有峰回路转、柳暗花明的效果.例5 对于任意a∈[一l,1],函数的函数值恒为正数,则实数x的取值范围是( ) (A) (B) (C)分析:由a的取值范围恒成立,可采用分类讨论去寻找 x 的的取值范围,但是这是比较麻烦的,再看a 的取值范围已经知道了,变a为主元,x为参数,反其道而行之.六、几何法含有绝对值的不等式,可利用绝对值的几何意义这一直观使问题加以解决.例6 若不等式恒成立,求实数d的取值范围.解:设由绝对值的几何意义可知,d表示数轴上的点到实数l、4所对应两点距离的和,所以d≥3,要使恒成立,必须有a于等于d的最小值,即a≤3.七、均值不等式法运用均值不等式求出所给代数式的最值,然后再用所给的值与这个最值进行比较.例7 (第l1届希望杯试题)设a>b>c,恒成立,则自然数n的最大值为( ) (A)2 (B)3 (C)4 (D)5八、数学归纳法当不等式中含有自然数凡时,应优先考虑用数学归纳法来探求.由上可得:存在最大的自然数m=13.使不意大于等于2的自然数n都恒成立.九、放缩法把所给不等式进行适当的放缩,从而使问题得到解决.对所有的正整数恒成立.十、二项式定理展开法当不等式中含有所给数的凡次方时,可试着考虑使用二项式定理,通过二项式定理的展开式有选择地选取几项进行放缩,从而使问题得到解决.例l0 求证.对于任意大于等于2的自然数不等式恒成立.。
恒成立问题——参变分离法一、基础知识:1、参变分离:顾名思义,就是在不等式中含有两个字母时(一个视为变量,另一个视为参数),可利用不等式的等价变形让两个字母分居不等号的两侧,即不等号的每一侧都是只含有一个字母的表达式。
然后可利用其中一个变量的范围求出另一变量的范围2、如何确定变量与参数:一般情况下,那个字母的范围已知,就将其视为变量,构造关于它的函数,另一个字母(一般为所求)视为参数。
3、参变分离法的适用范围:判断恒成立问题是否可以采用参变分离法,可遵循以下两点原则:(1)已知不等式中两个字母是否便于进行分离,如果仅通过几步简单变换即可达到分离目的,则参变分离法可行。
但有些不等式中由于两个字母的关系过于“紧密”,会出现无法分离的情形,此时要考虑其他方法。
例如:()21log a x x -<,111axx e x-+>-等 (2)要看参变分离后,已知变量的函数解析式是否便于求出最值(或临界值),若解析式过于复杂而无法求出最值(或临界值),则也无法用参变分离法解决问题。
(可参见”恒成立问题——最值分析法“中的相关题目)4、多变量恒成立问题:对于含两个以上字母(通常为3个)的恒成立不等式,先观察好哪些字母的范围已知(作为变量),那个是所求的参数,然后通常有两种方式处理(1)选择一个已知变量,与所求参数放在一起与另一变量进行分离。
则不含参数的一侧可以解出最值(同时消去一元),进而多变量恒成立问题就转化为传统的恒成立问题了。
(2)将参数与变量进行分离,即不等号一侧只含有参数,另一侧是双变量的表达式,然后按所需求得双变量表达式的最值即可。
例1:已知函数()x x f x e ae -=-,若'()f x ≥恒成立,则实数a 的取值范围是_______思路:首先转化不等式,'()x xf x e ae -=+,即x xa e e +≥a 与xe便于分离,考虑利用参变分离法,使,a x 分居不等式两侧,()2x x a e ≥-+,若不等式恒成立,只需()()2maxx xa e≥-+,令()()(223x xxg x ee =-+=-+(解析式可看做关于x e 的二次函数,故配方求最值)()max 3g x =,所以3a ≥ 答案:3a ≥例2:已知函数()ln a f x x x=-,若()2f x x <在()1,+∞上恒成立,则a 的取值范围是_________思路:恒成立的不等式为2ln ax x x-<,便于参数分离,所以考虑尝试参变分离法 解:233ln ln ln ax x x x a x a x x x x-<⇔-<⇔>-,其中()1,x ∈+∞ ∴只需要()3maxln a x x x >-,令()3ln g x x x x =-'2()1ln 3g x x x =+- (导函数无法直接确定单调区间,但再求一次导即可将ln x 变为1x,所以二阶导函数的单调性可分析,为了便于确定()'gx 的符号,不妨先验边界值)()'12g =-,()2''11660x g x x x x-=-=<,(判断单调性时一定要先看定义域,有可能会简化判断的过程) ()'gx ∴在()1,+∞单调递减,()()''10()g x g g x ∴<<⇒在()1,+∞单调递减()()11g x g ∴<=- 1a ∴≥- 答案:1a ≥-小炼有话说:求导数的目的是利用导函数的符号得到原函数的单调性,当导函数无法直接判断符号时,可根据导函数解析式的特点以及定义域尝试在求一次导数,进而通过单调性和关键点(边界点,零点)等确定符号。
高一不等式恒成立问题3种基本方法文章标题:探讨高一不等式恒成立问题的三种基本方法在高中数学学习中,不等式恒成立问题是一个很常见的题型。
学生们通常需要掌握多种方法来解决这类问题,而这些方法通常可以分为三种基本类型。
本文将会详细介绍这三种基本方法,帮助读者全面理解这一数学概念。
1. 方法一:代数法我们来介绍代数法。
这种方法是在不等式两边进行代数变换,使得不等式变成一个容易解决的形式。
代数法通常包括加减变形、乘除变形以及平方去根等技巧。
以不等式ax+b>0为例,我们可以通过移项得到ax>-b,然后再除以a的正负来确定不等式的方向,从而得到不等式的解集。
代数法在解决不等式恒成立问题中应用广泛,能够快速简便地找到解的范围和规律。
2. 方法二:图像法我们介绍图像法。
图像法是通过绘制不等式所代表函数的图像,来直观地找出不等式恒成立的区间。
对于一元一次不等式ax+b>0,我们可以画出函数y=ax+b的图像,从而通过观察图像的上升或下降趋势来确定不等式的解集。
图像法能够帮助我们更直观地理解不等式的性质和范围,提高我们的思维逻辑和空间想象能力。
3. 方法三:参数法我们介绍参数法。
参数法是通过引入一个或多个参数,将不等式转化为一个有参数的等式问题,进而进行求解。
参数法的典型应用包括辅助角法、二次函数法等。
以不等式ax²+bx+c>0为例,我们可以引入Δ=b²-4ac,然后根据Δ的正负来确定不等式的解集。
参数法在解决不等式问题中能够简化问题的复杂度,将不等式的求解转化为参数的求解,从而提高解题的效率和准确度。
总结回顾通过对以上三种基本方法的介绍,我们可以发现它们各有特点,应用范围和解题思路有所不同。
代数法能够利用代数变形快速求解不等式问题,图像法能够帮助我们直观地理解不等式的性质,而参数法则能够将问题转化为参数的求解,提高解题的效率。
个人观点和理解在实际解题中,我们应该根据具体情况灵活选用这三种方法,结合题目的特点和自身的掌握程度来选择合适的解题方法。
恒成立问题的方法
恒成立问题的解决方法取决于具体问题的性质和条件。
在解决恒成立问题时,以下是一些常见的方法:
1. 代入法:将问题中给定的条件代入待证明的恒等式中,以验证等式是否在所有可能的情况下都成立。
2. 推导法:通过逻辑推理和数学推导来证明等式的恒成立。
这可能涉及使用已知的数学定理、性质和规则,以及逻辑推理的方法(例如,归谬法、数学归纳法等)。
3. 反证法:假设待证明的等式不成立,然后通过逻辑推理和数学推导,推导出矛盾的结论。
这证明了原始的假设是错误的,从而证明了恒成立。
4. 直接证明法:对待证明的等式进行等式变换和运算,将其化简为其他已知的等式或恒等式。
通过逐步展示所有步骤的正确性,从而证明恒成立。
5. 归纳法:适用于需要对自然数(或其他递归结构)进行证明的问题。
通过首先证明基本情况,然后假设恒等式在某个特定情况下成立,最后证明在下一个情况下也成立,从而归纳论证恒成立。
6. 构造法:通过构造一个满足条件的例子或特殊情况,来证明待证明的等式的恒成立。
这些方法可以单独使用,或者在解决问题时结合使用。
同时,不同的问题可能需要使用不同的方法和技巧,因此在解决恒成立问题时,灵活、创造性和逻辑性是非常重要的。
不等式的恒成立问题基本解法9种解法不等式的恒成立问题基本解法:9种解法导语:在数学中,我们经常会遇到不等式的问题,而不等式的恒成立问题则更加耐人寻味。
不等式的恒成立问题是指对于某个特定的不等式,是否存在一组解使得不等式始终成立。
解决这种问题需要灵活运用数学知识和技巧。
本文将介绍不等式的恒成立问题的基本解法,共包括9种方法。
一、置换法。
这是最简单的一种方法,即将不等式中的变量互相置换,然后观察不等式是否成立。
如果成立,则不等式恒成立。
对于x^2 +y^2 ≥ 0这个不等式,我们可以将x和y置换一下,得到y^2 + x^2 ≥ 0。
由于平方数是非负数,所以不等式始终成立。
二、加法法则。
这种方法是通过在不等式的两边同时加上相同的数来改变不等式的符号。
对于不等式2x + 3 ≥ x + 4,我们可以在两边同时加上-3,得到2x + 3 - 3 ≥ x + 4 - 3,即2x ≥ x + 1。
由于x的取值范围不限制,所以不等式恒成立。
三、减法法则。
与加法法则相似,减法法则是通过在不等式的两边同时减去相同的数来改变不等式的符号。
对于不等式2x + 3 ≥ x + 4,我们可以在两边同时减去x,得到x + 3 ≥ 4。
由于x的取值范围不限制,所以不等式恒成立。
四、乘法法则。
这种方法是通过在不等式的两边同时乘以相同的正数来改变不等式的符号。
对于不等式2x + 3 ≥ x + 4,我们可以在两边同时乘以2,得到4x + 6 ≥ 2x + 8。
由于x的取值范围不限制,所以不等式恒成立。
五、除法法则。
与乘法法则相似,除法法则是通过在不等式的两边同时除以相同的正数来改变不等式的符号。
对于不等式2x + 3 ≥ x + 4,我们可以在两边同时除以2,得到x + 3/2 ≥ 1 + x/2。
由于x的取值范围不限制,所以不等式恒成立。
六、平方法则。
这种方法是通过平方运算来改变不等式的符号。
对于不等式x^2 ≥ 0,我们可以将x^2展开为(x + 0)^2,得到x^2 + 0 ≥ 0。
破解含参不等式恒成立的5种常用方法含参数不等式恒成立问题越来越受高考命题者的青睐,且由于对导数应用的加强,这些不等式恒成立问题往往与导数问题交织在一起,在近年的高考试题中不难看出这个基本的命题趋势。
对含有参数的不等式 恒成立问题,破解的方法有:分离参数法、数形结合法、单调性分析法、最值定位法、构造函数法等。
一 分离参数法分离参数法是解决含问题的基本思想之一。
对于含参不等式的问题,在能够判断出参数的系数正负的情况下,可以根据不等 式的性质将参数分离出来 ,得到一个一端是参数、另一端是变量表达式的不等式,只要研究变量表达式的性式就可以解决问题。
例1 已知函数a x f x x 421)(++=在(-∞,1]上有意义,试求的取值范围。
分析 :函数)(x f 在(-∞,1]上有意义,等价于0421≥++a x x 在区间(-∞,1]上恒成立,这里参数的系数04>x ,故可以分离参数。
解析:函数)(x f 在(-∞,1]上有意义,等价于0421≥++a x x 在区间(-∞,1]上恒成立,即⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛-≥x x a 2141,∈x (-∞,1]恒成立,记)(x g a ≥,∈x (-∞,1],因此问题又等价于)(x g a ≥在)(x g a ≥上恒成立,)(x g 在(-∞,1]上是增函数,因此)(x g 的最大值为)1(g 。
)(x g a ≥在(-∞,1]上恒成等价于43)1()(max -==≥g x g a 。
于是工的取值范围为43-≥a 。
【点评】)(x f a ≥恒成立等价于max )(x f a ≥;)(x f a ≤恒成立等价于min )(x f a ≤。
如果函数)(x f 不存在最值,上面的最大值就替换为函数值域的右端点,最小值就替换为函数值域的左端点。
解这类问题时一定要注意区间的端点值。
二 数形结合法数形到结合法是一种重要的数学思想方法,其要点是“见数想形,以形助数”,从而达到解决问题的目的,数形结合法是破解含参数不等式恒成立问题的又一个主要方案。
处理有关“恒成立”的思路方法乐山市井研县马踏中学廖德俊与“恒成立”有关的问题一直是中学数学的重要内容,它是函数,数列,不等式,三角等内容交汇处的一个非常活跃的知识点,特别是导数的引入,成为我们更广泛更深入的研究函数,不等式的有利工具,更为我们研究恒成立问题提供了保障。
对恒成立问题的考察不仅涉及到函数,不等式等有关的传统知识和方法,而且考察极限,导数等新增内容的掌握和灵活运用。
它常与数学思想方法紧密结合,体现了能力立意的原则。
恒成立问题涉及到一次函数,二次函数的性质,图象渗透和换元,化归,数形结合,函数与方程等思想方法,有利于考察学生的综合解题能力,培养学生思维的灵活性,创造性,所以是历年高考的热点。
一.恒成立问题的基本类型按区间分类可分为:①在给定区间某关系的恒成立问题;②在全体实数集上某关系的恒成立问题。
二.处理恒成立问题的基本思路处理与恒成立有关的问题大致可分以下两种方法①变量分离思路处理;②利用函数的性质,图象思路处理。
若不等式中出现两个变量,其中一个变量的范围已知,另一个的范围为所求,且容易通过恒等变形将两个变量分别置于不等号的两边,则可将恒成立问题转化为函数的最值问题求解。
在不等式的恒成立问题中,以下充要条件应细心思考,甄别差异,性质使用。
≥∈--∈∴≥=--=+∴≥-21例2:若不等式x2+ax+10对一切x (0,]成立,则a 的取值范围为( )25A. 0B. -2C. -D.-32111解析:由于x (0,],a 21115()在(0,]上单调递增,在x=取得最小值2225,故选2方法2:利用函数的性质,图象其主要体现在:1,利用一次函数的图象性质 x x x x f x x x a C≠≥≤≥≥∈⇔≥≤≤∈⇔≤若原题可化为一次函数类型,则由数形结合给定一次函数f(x)=ax+b (a 0).若y=f(x)在[m,n]内恒有f(x)0(或f(x)0),则 根据函数的图象可得:f(m)0f(x)0,x [m,n]恒成立{f(n)0f(m)0f(x)0,x [m,n]恒成立{f(n)02,利用二次函数的图象性质:>≠⇔∆<≤∈220若 f(x)=ax +bx+c (a 0)大于0恒成立{若二次函数在给定区间上恒成立则可利用根的分布和韦达 定理求解。
例1: 函数f(x)是奇函数,且在[-1,1]单调递增,又f(-1)=-1,若 f(x)t -2at+1对所有的a [-1,1]都成立,求t 的取值范围 解析: 不等式中有三个变元,通过逐步消元a ≤∈⇔≥∈≥∈⇔≥22max22法处理。
首先选 定主元x ,()在[-1,1]递增f(x)t -2at+1a [-1,1]恒成立t -2at+1(x )[-1,1]即t -2at+11,a [-1,1]上恒成立t -2at 0f x f x≥⇔≥∈∈≤⇔≤∈≥⇔≥∈max min min 1.不等式m f(x)在区间D 上恒成立m f(x),x D 或f(x)的上确界(若f(x)在x D 的值域为[a,b],则a 称 为f(x)的上确界,b 称为f(x)的下确界)2.不等式m f(x)在区间D 上恒成立m f(x),x D 或f(x)的下确界注释: 1.不等式m f(x)在区间D 上有解m f(x),x D 或f(x)的下确界≤⇔≤∈≥≥max 2.不等式m f(x)在区间D 上有解m f(x),x D 或f(x)的上确界那么,如何求函数g(x)在区间D 上的最大值(上确界)或最小值(下确界)呢?通常可以采取利用函数的单调性,图象,二次函数在区间上的最值,判别式法,三角函数的有解性,均值定理,函数求导例1:若函数f(x)=(x+1)ln(x+1),对所有的x 0都有f(x)成立, 求实数a 的取值ax ≥≥∈≤∞2范围解析:由f(x)=(x+1)ln(x+1),对所有的x 0恒成立可得: (1) 当x=0时,a R(x+1)ln(x+1)(x+1)ln(x+1)(2) 当x>0时,a ,设g(x) =则问题转化为求该函数在开区间(0,+)的最小值(下确界),又x-ln(x+1)g?(x) = ,要想求出g?(x) = 0困难重重,可换元令h(x)=x-ln(x+1),ax x xx>>+∞>>∞=1h'(x)=1-,0,故h'(x)0,则函数h(x)1在(0,+)为增函数,即h(x)h(0)=0,从而g'(x)0,则函数g(x)在(0,+)也为增函数,故g(x)无最小值.此时,由于g(0)无意义,g(x)的下确界一时也难确定,但运用极限的知识可得g(x)>limg(x),然而求此极(x+1)ln(x+1)限又超出了所学范围,事实上采用洛比达法则可得limg(x) =x x x+=>>≤∞lim[ln(x+1)1]1,故0时,()1,因而1。
综合(1)(2)知a 的取值范围为(-,1]x g x a{}∈≥≥≥⇔⇔≥≥⇒∈-∞-+∞222a [-1,1]恒成立,即g(a)=-2at+t 0,[-1,1]恒成立g(-1)0-2t+t 0{{g(1)0-2t+t 0 (,2]0[2,)t-+-++≥∈-+-+≥+-=-=⇒+≠-+-+22222。
222例2:若函数R,求实数a 的取值范围.2解析:该题就转化为被开方数(1)(1)10在R 上恒成立,注意对二次系数的讨论。
解:依题意,当x R 时,2(1)(1)0恒成立,1101 当10时,即当{时a=1,此时102(1)(1)a x a x a a x a x a a a a a x a x ≥∴+->-≠∆≤>⇒⇒<≤-+>∈2。
2220a=1成立1102当10时,即当{1{191090综上可得,()的定义域为时,[1,9] 方法三:直接根据函数图象判断若把等式或不等式进行合理的变形后,能非常容易地画出等式或不等式两边函数的图象,则可以通过画图直接判断得出结果a a a a a a a f x R a∈12例:设x (0,4],恒成立,求a 的取值范围解析:若设y ,设y =ax 为过原点且斜率为a 的直线.在同一坐标系中作出函数 图象,如下右依题意,半圆恒在直线上时,只有 a<0,即其取值范围为a<0++++>+++222222222三.在恒成立问题中,主要是求函数的取值范围问题,其处理方法 有以下几种1.换元处理法例:对于所有实数x,不等式 4(1)2(1)x log 2log log 0恒成立,求14的取值范围.22解析:因为log 的值随a 的变化而变化,t=log ,则11上述问题实质是当t 取何值时,不等式(3-t)x +2tx-2t>0恒成立它等价于,求解关于t a a a x a aa aa aa a ->⇒<∆<<⇒<<+230的不等式组{0,02即log 0011t t aa a∈a a 2.选定主元法例:a,不等式(a-3)x<4a-2 都成立,求实数的取值范围.解析:按常规理解,要解以x 为主元,为a 常数的一元一次不等式,但 比较烦琐,若选a 为主变元,则可利用函数的性质解出x 的取 值范围.:0<a<5设f(a)=(x-4)a-(3x-2),则由题意知,对任意的a (0,5),都≤≤≤≤++++-+≥∈∞∈∞++++-+>(0)0有f(a)<0恒成立,由一次函数的性质得{(5)02解之得 933.构造法123(1)例:设f(x)=lg其中a 为实数,为任意给定的自然数且n 2,若x (-,1]时有意义,求a 的取值 范围.解析:本题即为对于x (-,1],123(1)0恒成立先x x x x x x x x x x f f x n n an nn n a -≥∈-∞-≥-∞=-∈-∞-∞x x xx x xx121变量分离得:对a>-[()+()++()], (n 2)对于(,1]恒成立121 构造函数g(x)=-[()+()++()], (n 2)则问题转化为求该函数在(,1]上的值域.由于函数u(x)=-()(1,21),(,1]上是单调递增的,则g(x)在(,1]n n n nx n n n nk k n x n1为单调递增函数,于是g(x)的最大值为g(1)=-(n-1),21从而可知:a>-(n-1),2-++≥>-++≥⇔∆≤>⇒⇒<≤-+≤≤≤224.分类讨论例:若函数R,则的 取值范围是( )由题意6(8)0恒成立 (1).若,符合题意0 (2).若,6(8)0恒成立{{013624(8)0综上可得: 01在处理恒成立kx kx k k kx kx k k k k k k k 问题时,并非单一的使用某一种思路方法,而是各种思路方法相互渗透,解决这类问题是各种思路和方法的综合运用,且要求较高难度较大.正所谓"万变不离其中",只要我们在平时的学习中把基本思路和方法理解,掌握透彻,一切问题都会 迎刃而解.“恒成立问题”解决的基本策略一、恒成立问题的基本类型在数学问题研究中经常碰到在给定条件下某些结论恒成立的命题.函数在给定区间上某结论成立问题,其表现形式通常有: 在给定区间上某关系恒成立; 某函数的定义域为全体实数R;●某不等式的解为一切实数;❍某表达式的值恒大于a 等等… 恒成立问题,涉及到一次函数、二次函数的性质、图象,渗透着换元、化归、数形结合、函数与方程等思想方法,有利于考查学生的综合解题能力,在培养思维的灵活性、创造性等方面起到了积极的作用。
因此也成为历年高考的一个热点。
恒成立问题在解题过程中大致可分为以下几种类型:①一次函数型;②二次函数型;③变量分离型;④根据函数的奇偶性、周期性等性质;⑤直接根据函数的图象。
二、恒成立问题解决的基本策略(一)两个基本思想解决“恒成立问题” 思路1、max )]([)(x f m D x x f m ≥⇔∈≥上恒成立在思路2、min )]([)(x f m D x x f m ≤⇔∈≤上恒成立在如何在区间D 上求函数f(x)的最大值或者最小值问题,我们可以通过习题的实际,采取合理有效的方法进行求解,通常可以考虑利用函数的单调性、函数的图像、二次函数的配方法、三角函数的有界性、均值定理、函数求导等等方法求函数f (x )的最值。
这类问题在数学的学习涉及的知识比较广泛,在处理上也有许多特殊性,也是近年来高考中频频出现的试题类型,希望同学们在日常学习中注意积累。
(二)、赋值型——利用特殊值求解等式中的恒成立问题,常常用赋值法求解,特别是对解决填空题、选择题能很快求得.例1.由等式x4+a1x3+a2x2+a3x+a4= (x+1)4+b1(x+1)3+ b2(x+1)2+b3(x+1)+b4 定义映射f :(a1,a2,a3,a4)→b1+b2+b3+b4,则f :(4,3,2,1) → ( ) A.10 B.7 C.-1 D.0略解:取x=0,则 a4=1+b1+b2+b3+b4,又 a4=1,所以b1+b2+b3+b4 =0 , 故选D例2.如果函数y=f(x)=sin2x+acos2x 的图象关于直线x=8π-对称,那么a=( ).A.1B.-1 C .2 D. -2.略解:取x=0及x=4π-,则f(0)=f(4π-),即a=-1,故选B.此法体现了数学中从一般到特殊的转化思想.(三)分清基本类型,运用相关基本知识,把握基本的解题策略 1、一次函数型:若原题可化为一次函数型,则由数形结合思想利用一次函数知识求解,十分简捷给定一次函数y=f(x)=ax+b(a≠0),若y=f(x)在[m,n]内恒有f(x)>0,则根据函数的图象(直线)可得上述结论等价于0)(0)(>>n f m f 同理,若在[m,n]内恒有f(x)<0, 则有 0)(0)(<<n f m f例2.对于满足|a|≤2的所有实数a,求使不等式x2+ax+1>2a+x 恒成立的x 的取值范围.分析:在不等式中出现了两个字母:x 及a,关键在于该把哪个字母看成是一个变量,另一个作为常数.显然可将a 视作自变量,则上述问题即可转化为在[-2,2]内关于a 的一次函数大于0恒成立的问题.解:原不等式转化为(x-1)a+x2-2x+1>0在|a|≤2时恒成立, 设f(a)= (x-1)a+x2-2x+1,则f(a)在[-2,2]上恒大于0,故有:⎩⎨⎧>>-)2(0)2(f f 即⎪⎩⎪⎨⎧>->+-0103422x x x 解得:⎩⎨⎧-<><>1113x x x x 或或∴x<-1或x>3. 即x ∈(-∞,-1)∪(3,+∞)此类题本质上是利用了一次函数在区间[m,n]上的图象是一线段,故只需保证该线段两端点均在x 轴上方(或下方)即可.2、二次函数型涉及到二次函数的问题是复习的重点,同学们要加强学习、归纳、总结,提炼出一些具体的方法,在今后的解题中自觉运用。