◇ 劉 洋
“會(huì)而不對,對而不全”是解答不等式問題中常見現(xiàn)象,出現(xiàn)此類情況,除了計(jì)算出錯(cuò)外,主要原因是忽視性質(zhì)定理成立的條件、問題類型混淆、變形不等價(jià)、考慮問題不全面等.下面就不等式問題的求解中經(jīng)常出現(xiàn)的誤區(qū)進(jìn)行分析.
數(shù)學(xué)中的性質(zhì)、定理都存在其適用的條件,解題中如果沒有考慮這些條件,而盲目應(yīng)用,則容易出現(xiàn)錯(cuò)解.
錯(cuò)因分析均值不等式的應(yīng)用中應(yīng)具備“正、定、等”三個(gè)條件.在上述求解方法中,將函數(shù)變形后雖然具備“正、定”兩個(gè)條件,但等號成立的條件并不存在,故最小值取不到4.
此類情況可借助“對號”函數(shù)的性質(zhì)求解.
在應(yīng)用均值不等式求最值時(shí),若不滿足正或定的條件,可通過提取負(fù)號、添項(xiàng)、拆項(xiàng)等變形方式,構(gòu)造出符合條件的結(jié)構(gòu).
某些不等式問題,雖然形式相似,但本質(zhì)不同,求解中如果不注意區(qū)別,則容易出現(xiàn)錯(cuò)解.
例2(1)不等式x2+(a-4)x+4-2a≤0在[1,2]內(nèi)恒成立,則a的取值范圍是_________.
(2)不等式x2+(a-4)x+4-2a≤0的解集為[1,2],則a的值為_________.
(3)不等式x2+(a-4)x+4-2a≤0在[1,2]內(nèi)有解,則a的取值范圍是________.
錯(cuò)解本例中的三個(gè)問題,形式相近,因此部分學(xué)生將其視為相同的問題,采用相同的處理方法,即
錯(cuò)因分析問題(1)屬于不等式恒成立,問題(2)屬于不等式恰成立,問題(3)屬于不等式能成立,三類問題形似質(zhì)異.上述解法只適用于問題(1).對于問題(2)和(3)可采用如下方法處理.
(2)不等式x2+(a-4)x+4-2a≤0的解集為[1,2],則1和2為方程x2+(a-4)x+4-2a=0的兩個(gè)根,故由根與系數(shù)的關(guān)系得4-a=3,解得a=1.
(3)不等式x2+(a-4)x+4-2a≤0在[1,2]內(nèi)有解,則有f(1)≤0或f(2)≤0,又f(2)=0恒成立,所以a的取值范圍是R.
另外,對于不等式恒成立、能成立問題,也可通過求函數(shù)的最值來處理,求解方式包括直接求最值或分離參數(shù)后求最值.
充分利用題目所給的已知條件是順利、準(zhǔn)確解題的關(guān)鍵.題目條件有些是直接的,有些是隱含的,對于隱含條件,則需要我們透徹挖掘.
三角函數(shù)是周期函數(shù),同一函數(shù)值與多個(gè)自變量的值對應(yīng),處理此類問題時(shí)要仔細(xì)分析,避免漏解.
“化歸轉(zhuǎn)化”是解答數(shù)學(xué)問題的重要思想,不等式問題也不例外,轉(zhuǎn)化的方向是陌生化熟悉、煩瑣化簡捷、未知化已知等.在轉(zhuǎn)化的過程中如果出現(xiàn)變形不等價(jià),則容易出現(xiàn)錯(cuò)解.
例4若不等式ex-t(x+1)≥0恒成立,則t的取值范圍是________.
綜上,t∈(-∞,1].
錯(cuò)因分析本題屬于不等式恒成立問題,上面的解法中采用了分離參數(shù)法,此方法是解答不等式恒成立問題的常用方法.錯(cuò)解的原因是在參數(shù)分離的過程中變形不等價(jià),即在不等式兩邊同除x+1時(shí),沒有考慮其正負(fù).
若x=-1,不等式ex-t(x+1)≥0恒成立.若x>-1,則原不等式等價(jià)于
若x<-1,則原不等式等價(jià)于因?yàn)?,故t≥0.
綜上,t的取值范圍是[0,1].
當(dāng)然本題也可直接利用導(dǎo)數(shù)求不等式左側(cè)函數(shù)的最值,此處不再贅述.
與不等式有關(guān)的問題中常涉及多個(gè)變量,而這些變量的范圍往往并未明確給出,因此問題的求解中要對變量的可能取值進(jìn)行分類討論,討論中要做到分類視角明確、不重不漏.
例5已知p+q>0,證明(n為偶數(shù)).
錯(cuò)解將欲證不等式作差變形得
因?yàn)閚為偶數(shù),所以(pq)n>0,pn-qn和pn-1-qn-1的符號相同,所以
錯(cuò)因分析因?yàn)闂l件中只給出p+q>0,而p,q的正負(fù)情況是不確定的,所以當(dāng)n為偶數(shù)時(shí),pn-qn和pn-1-qn-1的符號可能不同,因此要分p>0,q>0以及二者中有一個(gè)為負(fù)的情況進(jìn)行討論.
將欲證不等式作差變形得
當(dāng)p>0,q>0時(shí),(pq)n>0,(pn-qn)(pn-1-qn-1)≥0,所以
當(dāng)p,q中有一個(gè)為負(fù)值時(shí),不妨設(shè)p>0,q<0,因?yàn)閜+q>0,所以p>|q|.又因?yàn)閚為偶數(shù),所以(pq)n>0,(pn-qn)(pn-1-qn-1)≥0,所以
總之,在不等式問題的求解中遇到的易錯(cuò)點(diǎn)不只是本文所述情況,同學(xué)們在平時(shí)的解題訓(xùn)練中要注意歸納總結(jié)易錯(cuò)點(diǎn),找到錯(cuò)誤根源,方可以不變應(yīng)萬變.