摘 要:本文研究解不等式恒成立問(wèn)題基本方法,得出一般性解題規(guī)律。
關(guān)鍵詞:不等式 恒成立 求解策略
中圖分類(lèi)號(hào):G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-9795(2013)04(c)-0105-01
在不等式綜合問(wèn)題中,經(jīng)常會(huì)遇到當(dāng)一個(gè)結(jié)論對(duì)于某一參數(shù)的某一個(gè)取值范圍的所有值都成立的問(wèn)題,這就是不等式中的恒成立問(wèn)題,這類(lèi)問(wèn)題綜合性強(qiáng),解法靈活,對(duì)思維能力要求較高,有利于考查考生的綜合解題能力。解答此類(lèi)問(wèn)題的基本策略是:利用化歸與轉(zhuǎn)化思想,將未解決的問(wèn)題化歸轉(zhuǎn)化為已解決的函數(shù)問(wèn)題,利用函數(shù)的性質(zhì)、圖象,通過(guò)靈活的代數(shù)變形求解。基本的方法有以下幾種。
1 最值轉(zhuǎn)化法
所謂最值轉(zhuǎn)化法是指:形如 f (x)≥g(k)或 f (x)≤g(k)的不等式對(duì)于給定范圍內(nèi)的一切x恒成立,求k取值范圍時(shí),可轉(zhuǎn)化為與之等價(jià)的命題g(k)≤f (x)min或g(k)≥f (x)max即可。
例1:設(shè)x>f >z,n∈N,且(x-z)(+)≥2a+2恒成立,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是 。
解:∵x>f >z,∴x-z=(x-f )+( f -z)。
∴(x-z)(+)=[((x-f )+( f -z)] (+)
=2++≥4(當(dāng)且僅當(dāng)x+z=2y時(shí)取等號(hào))。
∴4≥2a+2,即a≤1。
即滿(mǎn)足條件的實(shí)數(shù)a的取值范圍是(-,1]。
點(diǎn)評(píng):運(yùn)用最值轉(zhuǎn)化法要理解兩個(gè)轉(zhuǎn)化式:f (x)≥g(k)恒成立f (x)min≥g(k),f (x)≤g(k)恒成立f (x)max≤g(k),依此轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的最值問(wèn)題與解不等式問(wèn)題。
2 參數(shù)分離法
若在不等式中出現(xiàn)兩個(gè)變量,其中一個(gè)變量的范圍已知,另一變量的范圍為所求,且容易通過(guò)恒等變形將兩個(gè)變量分別置于不等式的兩邊,寫(xiě)成g(λ)≥f (x)或g(λ)≤ f (x)恒成立形式,再利用最值轉(zhuǎn)化法求解。
例2:設(shè)函數(shù) f (x)=x2-1,對(duì)任意x∈[,+),f ()-4m2f (x)≤f (x-1)+4f (m)恒成立,則實(shí)數(shù)m的取值范圍是_______ 。
解:f (x)=x2-1知 f ()-4m2f (x)≤f (x-1)+4 f (m)(4m2+1-)x2-2x-3≥0
4m2+1-≥在x∈[,+)恒成立4m2+1-≥()max。
又=+=3(+)2-,∵x∈[,+),∴∈(0,],
∴()max=3(+)2-=,∴4m2+1-≥(3m2+1)(4m2-3)≥0,
∴m2≥,即m≤-或m≥,故填(-,][,+).
點(diǎn)評(píng):最值轉(zhuǎn)化法與參數(shù)分離法是解不等式中恒成立問(wèn)題最常用的兩種方法,兩種方法實(shí)質(zhì)一致,只是利用最值轉(zhuǎn)化法時(shí)只含參數(shù)的項(xiàng)(也可含常數(shù)項(xiàng))項(xiàng)已經(jīng)置于不等號(hào)的一側(cè),而采用參數(shù)分離法時(shí),參數(shù)和另一個(gè)變量混雜在一起置于不等式的一側(cè).參數(shù)分離時(shí)一定要把含參數(shù)的式子放在不等號(hào)的一邊,不含參數(shù)的式子放在另一邊,若參數(shù)不能分離,則不能使用此法。
3 一次函數(shù)法
給定一次函數(shù)y=f (x)=kx+b(k≠0),若y=f (x)在[m,n]內(nèi)恒有f (x)>0,則根據(jù)一次函數(shù)的圖象(線(xiàn)段)可得上述結(jié)論等價(jià)于
①或②也可合并成
同理,若在[m,n]內(nèi)恒有f (x)<0,則有
此結(jié)論可推廣至k=0的情形。
例3:對(duì)于(0,3)上的一切實(shí)數(shù)x,不等式(x-2)m<2x-1恒成立,求實(shí)數(shù)m的取值范圍。
解:設(shè)f (x)=(x-2)m-(2x-1)=(m-2)x+1-2m,將它看成是關(guān)于x的直線(xiàn),由題意知在區(qū)間(0,3)間線(xiàn)段橫在x軸的下方。
所以解得≤m≤5。
點(diǎn)評(píng):利用一次函數(shù)的性質(zhì),對(duì)于f (x)=kx+b,x∈[m,n],有f (x)>0 f (x)<0據(jù)此解某些不等式恒成立時(shí)求參數(shù)取值范圍問(wèn)題較為簡(jiǎn)捷。
4 變量轉(zhuǎn)換法
某些含參數(shù)的不等式恒成立問(wèn)題,在分離參數(shù)時(shí)會(huì)遇見(jiàn)討論的麻煩或即使容易分離出參數(shù)與變量,但函數(shù)的最值難以求出時(shí),可考慮將變量與參數(shù)交換位置,把參數(shù)看作變量,變量看作參數(shù),構(gòu)造新的函數(shù),一般是一次函數(shù),再利用其性質(zhì)求解。
例4:對(duì)于滿(mǎn)足0≤a≤4的一切實(shí)數(shù),不等式x2+ax>4x+a-3恒成立,求實(shí)數(shù)x的取值范圍。
解:不等式x2+ax>4x+a-3恒成立,即(x-1)a+x2-4x+3>0恒成立。
令f (a)=(x-1)a+x2-4x+3,a∈[0,4],圖象是一條線(xiàn)段,要使f (a)>0在[0,4]上恒成立,只須滿(mǎn)足:
解得x<-1或x>3。
故實(shí)數(shù)x的取值范圍是(-,-1)(3,+)。
點(diǎn)評(píng):本題把變量為x的不等式看作變量為a的不等式,再利用一次函數(shù)的單調(diào)性求解。當(dāng)一個(gè)不等式在一次變量的某個(gè)取值范圍內(nèi)恒成立,求二次變量的取值范圍時(shí),可考慮這種變量轉(zhuǎn)換法。
總之,求解不等式中的恒成立問(wèn)題的基本思路就是化歸與轉(zhuǎn)化,把復(fù)雜的問(wèn)題等價(jià)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的、容易解決的問(wèn)題。要做到正確的、靈活的轉(zhuǎn)化,就要求同學(xué)們對(duì)典型問(wèn)題的典型解法加以研究并自覺(jué)地疏理知識(shí),形成知識(shí)板塊結(jié)構(gòu)和方法體系,在此過(guò)程中不斷提高自己的數(shù)學(xué)解題能力。