求解恒成立问题的常见方法
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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。
恒成立问题基本题型一 转化为二次函数,利用分类讨论思想解题例1. 已知函数f(x)=x 2-2ax+4在区间[-1,2] 上都不小于2,求a 的值。
解:由函数f(x)=x 2-2ax+4的对称轴为x=a所以必须考察a 与-1,2的大小,显然要进行三种分类讨论1.当a ≥2时f(x)在[-1,2]上是减函数此时m in )(x f = f(2)=4-4a+42≥ 即a 23≤ 结合a ≥2,所以a 的解集为φ 2.当a 1-≤ 时 f(x)在[-1,2]上是增函数, m in )(x f = f(-1)=1+2a+42≥结合a 1-≤ 即123-≤≤-a 3.当-1<a<2时 m in )(x f = f(a)=a 2-2a 2+4 2≥ 即≤-2a 2≤ 所以21≤<-a综上1,2,3满足条件的a 的范围为:223≤≤-a 二 确定主元,构造函数,利用单调性解题例2.对于满足0≤a ≤4的所有实数a 求使不等式x 2+ax>4x+a-3都成立的x 的取值范围。
解:不等式变形为x 2+(x-1)a-4x+3>0设f(a)= (x-1)a+x 2-4x+3,则其是关于a 的一个一次函数:是单调函数结合题意有⎩⎨⎧>>0)0(0)4(f f 即 得1-<x 或3>x 三 利用不等式性质解题例3.若关于x 的不等式|x-2|+|x+3|≥a 恒成立,试求a 的范围 解:由题意知只须min )32(++-≤x x a 由5)3(232=+--≥++-x x x x 所以 5≤a四 构造新函数,利用导数求最值:例4.已知)1lg(21)(+=x x f )2lg()(t x x g +=若当]1,0[∈x 时)()(x g x f ≤在[0,1]恒成立,求实数t 的取值范围。
解:)()(x g x f ≤在[0,1] 上恒成立,即021≤--+t x x 在[0,1]上恒成立 令t x x x F --+=21)( 则须F(x)在[0,1]上的最大值小于或等于0所以 121412121)('++-=-+=x x x x F 又]1,0[∈x 所以0)('<x F 即)(x F 在[0,1]上单调递减所以)0(max )(F x F = 即01)0()(≤-=≤t F x F 得 1≥t{0340122>+->-x x x(说明:若将恒成立改成有解,即)()(x g x f ≤在[0,1]上有解,则应F(x)min 0≤。
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:⎩⎨⎧<<⇔<⎩⎨⎧>>⇔⎩⎨⎧><⎩⎨⎧>>⇔>0)(0)(0)(;0)(0)(0)(00)(00)(n f m f x f n f m f n f k m f k x f 恒成立或恒成立 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。
分析:习惯上把x 当作自变量,记函数m x mx y -+-=122,于是问题转化为当22≤≤-m 时,0<y 恒成立,求x 的范围。
解决这个问题需要应用二次函数以及二次方程实根分布原理,这是比较复杂的。
若把x 与m 两个量互换一下角色,即将m 视为变量,x 为常量即“反客为主”,则上述问题可转化为关于m 的一次函数在[]4,0内大于0恒成立的问题。
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 。
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。
恒成立问题常见类型及解法重庆清华中学 张忠在近年高考试题中,常见条件中出现“恒”、“都”、“总”、“永远”、“一切”等关键词的试题,我们习惯上称之为恒成立问题。
对此类题,许多学生常常一筹莫展,但如果了解它的题型,选择合适的对策,解决问题就会游刃有余。
高中数学中的恒成立问题,总体上分为两种典型类型:等式的恒成立和不等式的恒成立。
一、等式的恒成立问题(恒等问题)【例】 是否存在常数a 、b 、c 使得等式:122311122222··…++++=+++n n n n an bn c ()()()对一切自然数n 都成立?证明你的结论。
(一). 利用多项式恒等定理,建立方程组求参数多项式f(x)g(x)的充要条件是:对于a 的任意一个取值,都有f (a )g (a );或者两个多项式各同类项的系数对应相等。
解法一:因为3222)1(n n n n n ++=+所以12231222··…++++n n ()=++++++++++++=++++++=+++()()()()()()()()()1232121212131211411231110222333222………n n n n n n n n n n n n n n显然当a b c ===31110,,时等式对一切自然数n 都成立。
(二). 待定系数法和数学归纳法对策:先用待定系数法探求a 、b 、c 的值,再利用数学归纳法证明等式对一切自然数n 都成立。
解法二:令n=1,n=2,n=3可得,解得。
以下用数学归纳法证明:等式1·22+2·32+…+n(n+1)=(3n 2+11n+10)对一切自然数n 都成立(证略)。
(三)、根据函数的奇偶性、周期性等性质若函数f(x)是奇(偶)函数,则对一切定义域中的x ,f(-x)=-f(x)((f(-x)=f(x))恒成立;若函数y=f(x)的周期为T ,则对一切定义域中的x,f(x)=f(x+T)恒成立。
恒成立问题的几种常见解法作者:纪颖伟来源:《成才之路》2009年第12期高中数学中的恒成立问题把不等式、函数、数列、三角、几何等内容有机地结合起来,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。
下面通过几个题说明用数学思想解决不等式恒成立问题。
一、直接法例1:已知函数f(x)=ln(2+3x)-x2, (1)求f(x)在区间[0,1]上的极值。
(2)若对任意x∈[,],不等式|a -lnx|+ln[f/(x)+3x]>0成立,求实数a的取值范围。
解(1):f/(x)=,令f/(x)=0 得x=或x= -1(舍),∴当0≤x0 , f(x)单调递增; 当0 ,得|a-lnx|+ln>0 ,∵x∈[,]∴ln∈[0,ln]。
只有当x=时,ln=0,这时a = ln时|a-lnx|+ln[f/(x)+3x]> 0不成立,其他情况下都成立。
故a的取值范围是(-∞,ln)∪(ln,+∞)。
二、集合思想例2:若不等式x2+ax+1≥0对一切x∈(0,]成立,则a的最小值为( )。
解: 当△=a2-4≤0即 -2≤a≤2时,不等式x2+ax +1≥0对x∈(0,]成立;当△=a2- 4>0时,x2+ax+1≥0的解集为(-∞,]∪[,+∞)。
要使不等式x2+ax+1≥0对x∈(0,]成立,需(0,](-∞,]∪[,+∞)。
∴≤或≤0,解得 -≤a2,综上知a≥-, 故a的最小值为- 。
小结:若不等式f(x,a)>0解集为B, 则不等式f(x,a)>0对x∈A恒成立?圳A?哿B。
三、方程思想例2中,已知f(x)= x2 +ax +1≥0对一切x∈(0,1/2)恒成立?圳方程f(x)=0的根有且仅有下列3种情况:⑴无实根?圳△⑵两个小于或等于0的实根?圳△≥0f(0)=1≥0解得a≥2-≤0⑶两个大于或等于的实根?圳△≥0-≥f()=++1≥0解得-≤a≤-2,综合⑴⑵⑶,得a≥-。
考点透视不等式恒成立问题的常见命题形式有:(1)证明某个不等式恒成立;(2)根据恒成立的不等式求参数的取值范围.求解不等式恒成立问题的常用思路有:构造函数、分离参数、数形结合等.对于不同的不等式,往往需采用不同的途径进行求解.下面结合实例来进行探究.一、构造函数在求解不等式恒成立问题时,我们可先将不等式左右两边的式子移项、变形;然后将不等式构造成函数式,将问题转化为函数最值问题,通过研究函数的单调性,求得函数的最值,来证明不等式恒成立.在求函数的最值时,可根据函数单调性的定义,或导函数与函数单调性之间的关系来判断函数的单调性;也可以利用简单基本函数的单调性来求得函数的最大、最小值,建立使不等式恒成立的式子,即可解题.例1.求证:当x >-1时,1-1x +1≤ln ()x +1≤x 恒成立.证明:设f ()x =ln ()x +1-x ,求导可得f ′()x =1x +1-1=-x x +1,因为当-1<x <0时,f ′()x >0,当x >0时,f ′()x <0,所以函数f ()x 在()-1,0上单调递增,在()0,+∞上单调递减,即f ()x ≤f ()0=0,故f ()x =ln ()x +1-x ≤0,即ln ()x +1≤x .令g ()x =ln ()x +1+1x +1-1,则g ′()x =1x +1-1()x +12=x ()x +12,因为当-1<x <0时,g ′()x <0,当x >0时,g ′()x >0,所以函数g ()x 在()-1,0上单调递减,在()0,+∞上单调递增,可知g ()x ≥g ()0=0,故ln ()x +1+1x +1-1≥0,ln ()x +1≥1-1x +1,综上可知,当x >-1时,不等式1-1x +1≤ln ()x +1≤x 恒成立.要证明目标不等式恒成立,需分两步进行,先证明ln ()x +1≤x ,再证明ln ()x +1≥1-1x +1.在证明这两个不等式时,都需要先将不等式左右两边的式子作差、移项,构造出新函数f ()x =ln ()x +1-x 、g ()x =ln ()x +1+1x +1-1;然后对函数求导,分析导函数与0之间的大小关系,判断出函数的单调性,进而求得函数的极值,从而得出f ()x min =0、g ()x max =0,即可证明f ()x ≤0、g ()x ≥0.例2.设函数f ()x =e x ln x +2e x -1x,曲线y =f ()x 在点()1,f ()1处的切线方程为y =e ()x -1+2,证明:不等式f ()x >1恒成立.证明:由f ()x >1可得x ln x >xe -x -2e,令g ()x =x ln x ,可得g ′()x =ln x +1,∵当x ∈æèöø0,1e 时,g ′()x <0;当x ∈æèöø1e ,+∞时,g ′()x >0,∴函数g ()x 在æèöø0,1e 上单调递减,在æèöø1e ,+∞上单调递增,∴g ()x ≥g æèöø1e =-1e ,令h ()x =xe -x -2e,则h ′()x =e -x ()1-x ,∵当x ∈()0,1时,h ′()x >0;当x ∈()1,+∞时,h ′()x <0,∴函数h ()x 在()0,1上单调递增,在()1,+∞上单调递减,∴h ()x ≤h ()1=-1e,∴当x >0时,g ()x >h ()x ,即不等式f ()x >1成立.由于不等式x ln x >xe -x -2e左右两侧的式子分别含有对数式、指数式,于是分别令g ()x =x ln x 、h ()x =xe -x -2e,那么只要证明g ()x min >h ()x max ,即可证明不等式恒成立.利用导数法求出函数g ()x 、h ()x 在定义域内的最值,即可证明不等式成立.在构造函数时,要注意观察不等式的结构特点,将其进行合理的变形,以便构造出合适的函数模型,从而顺利证明不等式.二、分离参数对于含参不等式恒成立问题,我们通常要采用分离参数法,将不等式中的参数、变量分离,即使不等式一侧的式子中含有参数、另一侧的式子中含有变量,得到形如a ≥f ()x 、a ≤f ()x 的不等式.探讨函数f ()x 在定义域内的最值与参数a 的大小关系,即可求得问赵瑛琦37考点透视题的答案.例3.已知函数f ()x =ln 2()1+x -x 21+x.(1)求函数f ()x 的单调区间;(2)若对于任意n ∈N ∗,不等式æèöø1+1n n +a≤e 恒成立,求参数a 的最大值.解:(1)函数f ()x 的单调递增区间为()-1,0,单调递减区间为()0,+∞;(过程略)(2)不等式æèöø1+1n n +a≤e 等价于()n +a ln æèöø1+1n ≤1,因为1+1n ≥1,所以a ≤1ln æèöø1+1n -n,设g ()x =1ln ()1+x -1x ,x ∈(]0,1,则g ′()x =-1()1+x ln 2()1+x +1x 2=()1+x ln 2()1+x -x 2x 2()1+x ln 2()1+x ,由(1)可得ln 2()1+x -x 21+x≤0,即()1+x ln 2()1+x -x 2≤0,故当x ∈(]0,1时,g ′()x ≤0,函数g ()x 单调递减,即g ()x 在(]0,1上的最小值为g ()1=1ln 2-1,故a 的最大值为1ln 2-1.由于参数a 为指数,所以考虑对不等式左右两边的式子取对数,以将参数分离,得到a ≤1ln æèöø1+1n -n .只要求得1ln æèöø1+1n -n的最小值,即可求得a 的最大值.于是构造函数g ()x =1ln ()1+x -1x ,利用导数法求得函数的最小值,即可解题.在分离参数时,可通过移项、取对数、取倒数等方式,使参数与变量分离.例4.已知函数f ()x =-x ln x +a ()x +1,若f ()x ≤2a 在[)2,+∞上恒成立,求实数a 的取值范围.解:当x ≥2时,由f ()x ≤2a 可得a ≤x ln xx -1,令g ()x =x ln x x -1,x ≥2,∴g ′()x =ln x -x +1()x -12,令h ()x =ln x -x +1,x ≥2,∴h ′()x =1x-1,∵当x ≥2时,h ′()x <0,函数h ()x 单调递减,∴h ()x ≤h ()2=ln 2+1>0,∴g ′()x >0,函数g ()x 在[)2,+∞上单调递增,∴g ()x ≥g ()2=2ln 2,∴a ≤g ()x min =g ()2=2ln 2,∴实数a 的取值范围为(]-∞,2ln 2.先将不等式变形,使参数a 单独在不等式的左边,得到不等式a ≤x ln xx -1;然后在定义域[)2,+∞内求不含参函数式的最小值,即可求得参数a 的取值范围.三、数形结合有时不等式中的代数式可用几何图形表示出来,如y =kx 表示的是一条直线;y =a x 、y =x a 表示的是两条曲线;x 2+y 2=1表示的是一个圆,此时就可以采用数形结合法,根据代数式的几何意义画出图形,通过分析图形中曲线、直线之间的位置关系,研究图形的性质,来证明不等式成立.例5.若不等式e x ≥kx 对任意x 恒成立,则实数k 的取值范围为_____.解:设过原点的直线与y =e x相切于点()x 0,ex 0,∵y ′=e x,∴由几何导数的意义可知切线的斜率为k =e x,∴切线的方程为y -e x 0=e x 0()x -x 0,∵切线经过点()0,0,可得x 0=1,∴切线的斜率k =e .由图可知,要使等式e x ≥kx 恒成立,需使y =e x的图象始终在直线y =kx 的上方,∴0≤k ≤e .根据不等式两侧式子的几何意义画出图形,即可将不等式问题看作函数y =e x 和直线y =kx 的位置关系问题.结合图形讨论函数y =e x 和直线y =kx 的位置关系,并根据导函数的几何意义求得切线的方程,即可得到关于参数的新不等式.运用数形结合法解题,需密切关注直线、曲线之间的临界情形,如相切、相交的情形,从而确定参数的临界值.可见,解答不等式恒成立问题,需注意以下几点:(1)仔细观察不等式的结构特点,并将其进行合理的变形,如作差、移项、分离参数;(2)合理构造函数模型,将问题转化为函数最值问题,以便利用导数法、函数的单调性求得最值;(3)灵活运用数形结合思想,以直观、便捷的方式来解题.(作者单位:江苏省泗洪姜堰高级中学)38。
不等式的恒成立问题基本解法9种解法在解决不等式的恒成立问题时,有多种基本解法可以选择,每种解法都有其独特的特点和适用场景。
在本文中,我们将深入探讨不等式的恒成立问题,并从不同的角度提出9种基本解法,帮助读者更全面、深入地理解这一主题。
1. 直接法直接法是解决不等式的恒成立问题最直接的方法。
通过对不等式的特定性质和条件进行分析,直接得出不等式恒成立的结论。
这种方法通常适用于简单的不等式,能够快速得到结果。
2. 间接法间接法是一种通过反证法或对立法解决不等式的恒成立问题的方法。
当直接法无法直接得出结论时,可以尝试使用间接法来推导不等式的恒成立条件。
这种方法通常适用于较为复杂的不等式,可以通过推翻假设得到结论。
3. 分类讨论法分类讨论法是一种将不等式的条件分为多种情况进行分析的方法。
通过将不同情况进行分类讨论,找出每种情况下不等式的恒成立条件,从而得出综合结论。
这种方法适用于不等式条件较为复杂的情况,能够全面考虑不同情况下的特殊性。
4. 代入法代入法是一种通过代入特定的数值进行验证的方法。
通过选择合适的数值代入不等式中,可以验证不等式在特定条件下是否恒成立。
这种方法通常适用于验证不等式的特定性质或条件。
5. 齐次化法齐次化法是一种将不等式中的不定因子统一化的方法。
通过将不等式中的不定因子进行统一化,可以简化不等式的表达形式,从而更容易得出不等式的恒成立条件。
这种方法通常适用于不等式较为复杂的情况,能够简化问题的复杂度。
6. 几何法几何法是一种通过几何形象进行分析的方法。
通过将不等式转化为几何图形,可以直观地理解不等式的恒成立条件。
这种方法通常适用于具有几何意义的不等式问题,能够通过几何图形进行直观分析。
7. 递推法递推法是一种通过递归关系进行推导的方法。
通过建立递推关系,可以得出不等式的递推解,从而得出恒成立条件。
这种方法通常适用于递推关系较为明显的不等式问题,能够通过递推求解不等式问题。
8. 极限法极限法是一种通过极限的性质进行分析的方法。
恒成立问题不等式恒成立问题是高中数学中的一类重要题型,它散见于许多知识版块中,载体较多,而且不少情况下题意较为隐含,由于其设计内容较广、表现形式多样、思维层次较高,因而备受命题者的青睐. 解题的一般原理是利用等价转化思想将其转化为函数的最值或值域问题,常用的方法主要有三种:必要探路法、分离参数法、直接讨论法(不分离参数).一.必要探路法:指对一类函数恒成立问题,可以通过取函数定义域中某一个数,缩小参数的讨论范围,之后在此范围内继续讨论进而解决问题,这样的好处是降低思考的成本,缩小讨论的范围.(有效点缩小参数范围是关键点)范例:若不等式)1(ln 2+<+-x a x x x 对),0(+∞∈x 恒成立,求实数a 的取值范围. 解:令1=x ,则不等式)1(ln 2+<+-x a x x x 即为02>a ,得0>a .当0,0>>a x 时,x x x x x x x a -+->-+-+22ln ln )1(,要证0ln )1(2>-+-+x x x x a ,即证0ln 2≥-+-x x x ,由熟悉的不等式1ln -≤x x 得0)1(1ln 222≥-=-+-≥-+-x x x x x x x , 因此),0(+∞∈a .二.分离参数法:将参数从表达式中分离出来,将会使问题变得明朗,便于建立关于参数的不等式(组),从而顺利求出参数的取值范围,就可以把参数问题转化为求函数值域问题.三.直接讨论法:指恒成立问题中的函数结构并不是很复杂,可以通过求导得到极值点,再对极值点直接讨论的办法,其关键是求得极值点的过程,常用手段为因式分解法、求根公式法以及观察法;如果无法求出极值点,可以利用函数零点存在性定理讨论,进而研究原函数的单调性.范例:若不等式x a a e e x x 2)(≥-恒成立,求实数a 的取值范围. 解:设x a ae ex f x x 22)(--=,则))(2(2)(22a e a e a ae e x f x x x x -+=--=',当0=a 时,0)(2>=x e x f 恒成立,当0>a 时,由0)(='x f 得:a x ln =,∴)(x f 在)ln ,(a -∞单调递减,在),(ln +∞a 单调递增,∴0ln )(ln )(2min ≥-==a a a f x f ,解得10≤<a ;当0<a 时,由0)(='x f 得:⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2ln a x ,∴)(x f 在)2ln ,(⎪⎭⎫ ⎝⎛--∞a 单调递减,在),2(ln +∞⎪⎭⎫ ⎝⎛-a 单调递增,∴02ln 43)2(ln )(2min ≥⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=a a a f x f ,解得0243<≤-a e ;综上,⎥⎦⎤⎢⎣⎡-∈1,243e a .尝试用多种方法求解下列题:1. 已知)1ln(4)(2--=x ax x f ,若对一切]1,2[+∈e x ,1)(≤x f 恒成立,求实数a 的取值范围.2. 设函数)()(,)(2d cx e x g b ax x x f x +=++=,若曲线)(x f y =和曲线)(x g y =都过点)2,0(P ,且在点P 处有相同的切线24+=x y .(1)求实数d c b a ,,,的值;(2)若当2-≥x 时,)()(x kg x f ≤恒成立,求实数k 的取值范围.3. 关于x 的不等式a x x ax x x +->22ln 4ln 2在),1[+∞上恒成立,求实数a 的取值范围.。
恒成立问题的求解方法复杂的问题往往由一些简单问题的演变和拼接组合,解题过程是不断分解、转化问题的过程。
注重基本题型的积累,就可以敏感地抓住问题的结构特征,找到合适的解题方法.解决恒成立问题的常用方法有:①转换为求函数的最值法;②分离参数法;③主参换位法;④数形结合法;⑤利用二次函数根的分布。
一、转换求函数的最值法:(1)a x f >)(恒成立min )(x f a <⇔,a x f <)(恒成立max )(x f a >⇔;(2)()()f x g x >恒成立()()min 0f x g x ⇔->⎡⎤⎣⎦; ()()f x g x <恒成立()()max 0f x g x ⇔-<⎡⎤⎣⎦; (3)()()12f x g x >恒成立()()min max f x g x ⇔>; (4)若存在x 使()()f x g x <()()min max f x g x ⇔>;例1.设函数432()2()f x x ax x b x R =+++∈,其中,a b R ∈.若对于任意的[]22a ∈-,,不等式()1f x ≤在[]11-,上恒成立,求b 的取值范围.分析:()1f x ≤,即m a x ()1f x ≤,[]22a ∈-,,x ∈[]11-,,要解决此题关键是求max ()f x 。
解:322()434(434)f x x ax x x x ax '=++=++由条件[]22a ∈-,可知29640a ∆=-<,从而24340x ax ++>恒成立.当0x <时,()0f x '<;当0x >时,()0f x '>.因此函数()f x 在[]11-,上的最大值是(1)f 与(1)f -两者中的较大者.为使对任意[]22a ∈-,,不等式()1f x ≤在[]11-,上恒成立,当且仅当max ()1f x ≤, 即(1)1(1)1f f ≤-≤⎧⎨⎩,即22b ab a ≤--≤-+⎧⎨⎩在[]22a ∈-,上恒成立.即min min(2)(2)b a b a ≤--≤-+⎧⎨⎩,[]22a ∈-,所以4b ≤-,因此满足条件的b 的取值范围是(]4--∞,.二、分离参数法:(适用题型:参数与变量能分离;函数的最值易求出。
恒成立问题的几种常用题型高中数学的恒成立问题一直以来都是一个重点、难点,这类问题也没有一个固定的思想方法去处理,各类考试以及高考中都屡见不鲜。
如何更好地简单,准确,快速解决这类问题并更好地认识把握,本文通过举例说明这类问题的一些常规处理方法。
一、方法梳理: 1、 求最值法:若()f x a ≤在区间D 上恒成立,则只需满足max()a f x ≤;若()f x a ≥区间D 上恒成立,则只需满足min()a f x ≥。
2、 变换主元法:不等式中出现两个字母,把哪个看做变量,哪个看做参数是关键,应灵活选择明确分工,即“谁做变量、谁做参数”。
谁的范围已知,谁是变量。
3、 数形结合法:构造函数并画出其图像进行观察探求参数的范围。
二、问题分类例析一 利用分类讨论思想 例1. 已知函数422)(+-=ax x x f 在区间[-1,3] 上都不小于2求a 的值。
解:由函数422)(+-=ax x x f 的对称轴为x=a所以必须考察a 与-1,3的大小,显然要进行三种分类讨论 1.当a ≥3时f(x)在[-1,3]上是减函数此时min )(x f = f(3)=9-6a+42≤ 即a 611≥结合a ≥2,所以a ≥6112.当a 1-≤ 时 f(x)在[-1,3]上是增函数,此时f(-1)=1+2a+42≤min )(x f = f(-1)=1+2a+42≤结合a 1-≤ 即a 23-≤3.当-1<a<3时 min )(x f = f(a)= 24222≤+-a x 即a 2≥或a 2-≤ 所以22<≤a 综上1,2,3满足条件的a 的范围为:a 23-≤或 a 2≥二 构造函数,利用单调性例2.对于满足0≤a ≤4的所有实数a 求使不等式232-+>+a x ax x 都成立的x 的取值范围解:不等式变形为023)1(2>+--+x a x x设23)1()(2+-+-=x x a x a f 则其是关于a 的一个一次函数:是单调函数结合题意有⎩⎨⎧>>0)0(0)4(f f 即{0230122>++>-x x x 得2-<x 或1>x三 利用分离参数例3 已知二次函数1)(2++=x ax x f 对[]2,0∈x 恒有0)(>x f ,求a 的取值范围。
“恒成立”的几种常用的解法已知不等式恒成立,求参数范围的问题,涉及函数、方程、不等式,综合性强,在高考中常常涉及,许多学生对此类问题不知从何着手,本文结合实例,谈谈这类问题常见的几种方法。
一.判别式法此方法适用于二次函数的情况,利用)0(02>>++a c bx ax的解集是R 0<∆⇔;)0(02<<++a c bx ax的解集是R 0<∆⇔,这类问题的特点是二次函数在R 上恒成立。
例1.已知函数3)(2++=ax x x f ,当时,a x f ≥)(恒成立,求a 的取值范围。
解:要使03x)(2≥-++≥a ax a x f 恒成立,即恒成立,必须且只需26,0124a 0)3(4a 22≤≤-∴≤-+≤--∆a a a 即=二.图象法此方法主要用于二次函数,指数对数函数,三角函数等,由其函数图象确定值域,进而解之。
类型1:作一个函数的图像:例2.已知函数3)(2++=ax x x f ,若]2,2[-∈x 时,a x f ≥)(恒成立,求a 的取值范围。
解:43)2(3)(222aa x ax x x f -++=++=(1) 当7,-2a f(-2)f(x)4a ,22min+==>-<-时,即a由Φ∈∴≤≥+a ,37a a 72a 得-(2) 当,4a-3f(x )4a 4,2222min=≤-≤≤-≤-时,即a由24,2a 6a 4a-32≤≤-∴≤-≤≥a 得(3) 当7,2a f(2)f(x)4a ,22min+==-<>-时,即a由47,7a a 72a -<≤-∴-≥≥+a 得 综上得]2,7[-∈a类型2:作两个函数的图像: 1.当时10≤≤x ,不等式kx x≥2sin π恒成立,则实数k 的取值范围是_______________.【答案】k ≤1【解析】作出2sin 1xy π=与kx y =2的图象,要使不等式kx x≥2sinπ成立,由图可知须k≤1。
高中数学恒成立问题方法总结高中数学恒成立问题方法总结前言高中数学中常有恒成立问题,即判断某个等式或不等式是否在一定情况下恒成立。
这类问题需要掌握一定的数学知识和解题技巧,下面总结了一些常用的方法。
正文1. 代入法将恒成立问题中的未知数代入不同的值,观察等式或不等式是否始终成立。
通过选择不同的数值,可以对问题进行测试,以确定是否恒成立。
2. 辅助线法对于几何图形中的恒成立问题,可以利用辅助线的方法进行分析。
通过引入辅助线,可以将问题转化为更简单的形式,从而判断恒成立性。
3. 推理法利用已知条件和数学推理,进行逻辑推导和演绎,求解恒成立问题。
例如,通过运用数学公式、定理以及逻辑推理,可以得出结论。
4. 反证法假设恒成立的结论不成立,推导出矛盾,从而得出恒成立的结论。
这种方法常用于证明等式或不等式的恒成立性,尤其是在缺乏直接证明的情况下。
5. 数学归纳法对于涉及数列或递推关系的恒成立问题,可以使用数学归纳法进行解决。
首先证明基本情况下结论成立,然后假设某个情况成立,推导出下一个情况也成立,从而证明恒成立。
6. 全局分析法对于复杂的恒成立问题,可以采用全局分析的方法,通过综合考虑多个因素,观察整体趋势和规律,得出恒成立结论。
结尾高中数学恒成立问题需要深入理解数学知识,掌握解题技巧。
通过代入法、辅助线法、推理法、反证法、数学归纳法和全局分析法等方法,我们可以更好地解决这类问题,提升数学思维能力和解题能力。
希望以上总结对于解决高中数学恒成立问题有所帮助。
7. 对称性分析法在某些问题中,可以利用对称性进行分析。
通过观察等式或不等式在对称情况下的表现,可以推断出恒成立的结论。
例如,如果等式关于某个点对称,那么等式两边在该点处的取值应相等。
8. 变量替换法对于一些复杂的恒成立问题,可以通过变量替换的方法进行简化。
通过引入新的变量或表达式来代替原先的复杂表达式,可以化繁为简,从而更方便地判断恒成立性。
9. 利用特殊值分析法对于恒成立问题,有时可以通过特殊值进行分析。
求解恒成立问题的常见方法
摘要:恒成立问题是高考中常见的一类问题,常见类型有:第一类是关于x的一元二次不等式对任意x∈R恒成立,求参数取值范围;第二类是不等式在给定区间上恒成立求参数的取值范围。
因这类问题综合性强,思维容量大,因而成为高考一直常考不衰的热点问题。
关键词:恒成立;参数;解题方法
一、一元二次不等式中的恒成立问题
例1.已知函数f(x)=x2+ax+3对任意x∈R时恒有f(x)≥a成立,求a的取值范围。
解:∵f(x)≥a对x∈R恒成立,∴x2+ax+3-a≥0对x ∈R恒成立
∵x∈R,∴Δ≥0,即a2-4(3-a)≥0∴a≤-6或a≥2 例2.已知函数y=lg(mx2-6mx+m+8)的定义域为R,求m的取值范围。
解:由已知得mx2-6mx+m+8>0对任意x∈R恒成立
①当m=0时显然成立
②当m≠0时有m>0(6m)2+4m(m+8)<0∴0<m<1
综上可知0<m<1
方法归纳:令f(x)=ax2+bx+c,若f(x)>0(或f(x)
≥0)对任意x∈R恒成立,则有a>0Δ0Δ≤0),若f(x)<0(或f(x)≤0)对任意x∈R恒成立,则有a<0Δ<0(或a<0Δ≤0)等价转化即可。
二、在给定区间上恒成立问题
例3.已知函数f(x)= (x≠0)在(4,+∞)上恒大于0,求a的取值范围。
解:令f(x)=0则>0,∴a>-(x+ )
令g(x)=x+ ,易知g(x)在(4,+∞)上为增函数,∴g(x)min=g(4)=5∴g(x)>5
∴-(x+ )<-5∴a≥-5
例4.已知函数f(x)=x2+2x+a lnx,在区间(0,1]上为单调函数,求实数a的取值范围。
分析:求f ′(x)→由题意转化为恒成立问题→求最值→求得a的取值范围
解:易知f ′(x)=2x+2+ ,∵f ′(x)在f ′(x)上单调
∴f ′(x)≥0或f ′(x)<0在(0,1]上恒成立,
即2x2+2x+a≥0或2x2+2x+a≤0恒成立
∴a≥-(2x2+2x)或a≤-(2x2+2x)在(0,1]上恒成立又-(2x2+2x)=-2(x+ )2+ ∈[-4,0)
∴a≥0或a≤-4
方法归纳:解决此类恒成立问题通常分离参变量通过等
价变形,将参数a从整体中分离出来,转化为a>(或f(x)(或a≥
f(x)恒成立?圳a>m(或a≥m);(2)若f(x)在定义域内存在最小值m,则a<f(x)或(a≤f(x))恒成立?圳a<m(或a≤m);(3)若f(x)在其定义域内不存在最值,只需找到f(x)在定义域上的最大界(或最小下界)m,即f(x)在定义域上增大(或减小)时无限接近但永远达不到的那个位置来代替上述两种情况下的m,此时要注意结果所求参数范围在端点处是否要取到等号。
例5.已知f(x)=x3+ax2+bx+c在x=1与x=- 时都取得极值,
(1)求a、b的值;
(2)若对x∈(-1,2)时都有f(x)< 恒成立,求c 的取值范围。
解:(1)∵f(x)=x3+ax2+bx+c∴f ′(x)=x3- x2-2x+c 由- a=1- =- 得a=- b=-2∴f(x)=x3- x2-2x+c
(2)∵f(x)x3- x2-2x
令g(x)=x3- x2-2x则g′(x)=3x3-x-2=(3x+2)(x-1)令g′(x)=0则x=- 或x=1
在(-1,2)内易知g(x)max=g(2)=2又x<2∴g(x)<2
∴-c≥2即≤0∴c∈(-∞,-3]∪(0,1]
说明:此类恒成立问题的本质是求最值,等号不能成立时一般转化为函数的单调性求最值。
编辑王团兰。