摘 要:文章對2021年11月份山西省三重教育大聯(lián)考導數(shù)題予以研究,從六個角度探析含參不等式恒成立求參數(shù)范圍問題,給出九種解法,并歸納整理出求該類問題的解題策略.
關鍵詞:不等式恒成立;解題策略;一題多解
中圖分類號:G632 文獻標識碼:A 文章編號:1008-0333(2022)22-0029-04
縱觀近些年的高考和各級各類模擬考,不等式恒成立求參數(shù)范圍問題越來越受命題者的青睞,已成為??汲P碌膯栴},因此該類問題是高考備考的一大重點.從內容來看,該類試題的交匯面廣,綜合考查函數(shù)、導數(shù)、不等式等方面的知識;從考查能力角度來看,該類試題不僅可以很好地考查考生的“四基”(基礎知識、基本技能、基本思想、基本活動經(jīng)驗),還能考查考生的關鍵能力和數(shù)學核心素養(yǎng)(數(shù)學抽象、邏輯推理、數(shù)學建模、數(shù)據(jù)分析、直觀想象、數(shù)學運算),是展示考生能力的一個很好的平臺.但是從實際的教師教學和學生掌握情況來看,該類問題又是復習備考的一大難點.如何有效突破這一重點、難點,成為廣大一線教師在復習備考中亟待解決的一大課題,現(xiàn)筆者結合自身教學實踐與研究,以2021年山西省三重教育11月高三大聯(lián)考導數(shù)題為例,闡述如何突破該類問題的解題策略.
分析 該題是2021年山西省三重教育11月大聯(lián)考理科第20題,第(1)問屬于常規(guī)問題,本文不再贅述,重點論述第(2)問,此問是含有參數(shù)的不等式恒成立問題,本小題綜合性強、解法靈活、難度較大,主要考查了利用導數(shù)研究函數(shù)的單調性,含參不等式恒成立求參數(shù)范圍等知識,考查了學生分析問題、解決問題的能力及轉化與化歸等數(shù)學思想,體現(xiàn)了邏輯推理、數(shù)學運算等數(shù)學核心素養(yǎng).本文嘗試對本題的第(2)問從不同的角度予以思考,給出不同的解法.
2 解法探究
2.1 轉化為函數(shù)最值法
對于一些含參不等式恒成立問題,將不等式朝著有利于通過導數(shù)判斷單調性的方向變形,將不等式整理為一側為常數(shù)(一般為零)的形式,根據(jù)題目的量詞(或),將問題轉化為函數(shù)最值與常數(shù)(一般為零)的不等關系,這是處理不等式問題最基本的通法之一.
2.2“切線”放縮法
一些含參不等式中,將指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)綜合考查,尤其是與ex,lnx有關的超越函數(shù)問題,若直接求導找零點(多數(shù)情況下是隱零點),往往復雜繁瑣,此時若能巧妙運用一些“切線不等式”進行放縮,將復雜的超越函數(shù)轉化為簡單函數(shù)(以直代曲),常??梢云鸬交睘楹喌男Ч?牢記兩個重要的“切線不等式”:①ex≥x+1(x∈R,當且僅當x=0時等號成立);②lnx≤x-1(x∈R,當且僅當x=1時等號成立),這兩個不等式是“切線放縮”法的基礎.
2.3 “同構”法
有些題中的不等式經(jīng)適當整理變形后,可以表示成兩側結構相同的形式,如F(x)≥0等價變形為f(g(x))≥f(h(x)),利用這個結構式構造對應函數(shù)f(x),進而利用所構造函數(shù)f(x)的性質(單調性、奇偶性、對稱性等)解題的方法,我們通常叫做同構法.常見的同構形式有:xex=elnx+x,exx=ex-lnx,xex=elnx-x,x+lnx=ln(xex),x-lnx=ln(exx)等.
2.4 必要性“探路”法
對一類函數(shù)不等式恒成立問題,可以通過取函數(shù)定義域中某個數(shù),縮小參數(shù)的討論范圍,獲得初步的參數(shù)范圍,之后在此范圍內繼續(xù)討論進而解決問題.在這個定義中,“取函數(shù)定義域中某一個數(shù)”,便相當于尋找一個能使題意成立的必要條件,而題目本身要尋求的參數(shù)的取值范圍(或最值),相當于是使題意成立的充分必要條件.因此,在找到必要條件的基礎上,只需要證明這個條件反過來能推出題意,即證明這個條件也是滿足題意的充分條件.這樣,充分性和必要性都成立,那么所求出的范圍必然是題目所尋求的參數(shù)的準確取值范圍,這便是必要性“探路”法.
2.6 反函數(shù)法
若函數(shù)m(x)與函數(shù)n(x)互為反函數(shù),則兩函數(shù)圖象關于直線y=x對稱,于是我們不難明白不等式m(x)≥n(x)等價于m(x)≥x(或x≥n(x)).我們又知道同底的對數(shù)函數(shù)與指數(shù)函數(shù)互為反函數(shù),所以在解決一些同時含有指數(shù)和對數(shù)的不等式問題時,若我們能將不等式變形為m(x)≥n(x)的形式,則可以借助m(x)≥x(或x≥n(x))解題,減少運算,化繁為簡.
參考文獻:
[1] 楊瑞強.指對跨階“同構法”求解不等式恒成立題[J].數(shù)理化解題研究,2021(34):74-75.
[責任編輯:李 璟]
收稿日期:2022-05-05
作者簡介:俞國梁(1982-),男,江西省婺源人,本科,中學一級教師,從事高中數(shù)學教學研究.