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分离法是常用的一种解题策略,在近几年的高考中多次体现,利用分离法可以研究函数的定义域、值域;函数的图象、性质,尤其是函数的最值。分离法主要指:分离常数法、分离参数法、分离变量法。
一、分离常数法
主要是研究函数y= 型的有关问题时,使用此法比较好
(1)研究函数的值域。例1.求y= 的值域,分析:y= = ,所以值域为(-∞,1)∪(1,+∞)。
(2)研究函数图象的中心。例2.如果函数y= 的图象关于点A(1,2)对称,那么( )
(A) m=-2,n=4 (B) m=2,n=- 4
(C)m= -2,n= - 4 (D)m=2,n=4
分析:y= = 。所以y- = ,因此y- = 的图象关于点(?- , )对称,由已知- =1, =2,解得m=-2,n=4,故选(A)
(3)研究函数的单调性。例3.函数y=f(x)= (x≠2)的反函数为f -1(x),求f -1(x)的单调区间,分析:由y=f(x)= (x≠2)得x= ,所以y=f(x)= (x≠2)的反函数为f -1(x)= (x≠-2),又f -1(x)= = (x≠-2),所以f -1(x)的增区间为(-∞,-2),减区间为(-2,+∞)。
二、分离变量法
根据问题的要求,常常需要把变量或变量的结构式分离出来,以便于问题的解决。(1)分离变量求最值。例4:(98年高考(22)题)。如图,为处理含有某种杂质的污水,要制造一底宽为2米的无盖长方体沉淀箱.污水从A孔流入,经沉淀后从B孔流出。设箱体的长度为a米,高度为b米。已知流出的水中该杂质的质量分数与a,b的乘积ab成反比。现有制箱材料60平方米。问当a,b各为多少米时,经沉淀后流出的水中该杂质的质量分数最小(A、B孔的面积忽略不计)。
分析:设y为流出的水中杂质的质量分数,则y= ,其中k>0为比例系数,依题意,即所求的a,b值使y值最小,根据题设,有4b+2ab+2a=60(a>0,b>0),得b= (0 (2)分离变量求单调区间。例5.求函数y= 的单调递增区间.分析:y= =(x+1)+ ,令t=x+1,由于g(t)=t+ +1的单调增区间为(-∞,-2),[2,+∞]。所以y= 的单调递增区间为(-∞,-3],[1,+∞]。
三、分离参数法
如果在一个问题中涉及到两个以上的变量,我们把其中一个变量分离出来,有时是这个变量的表达式。
(1)分离参数求参数取值范围。分离参数法是求参数取值范围的一种重要方法。它的理论依据及思维程序是这样的:若关于x的不等式f(x,)≥0,(或f(x,)≤0)(※)在区间D上恒成立,求实数的取值范围。如果能将不等式(※)化为F()≥G(x)(或F()≤G(x))的形式,且可求出G(x)在区间D上的最大值或最小值,那么,不等式(※)在区间D上恒成立充要条件是F()≥G(x)max(或F()≤G(x)min)例6(90年高考试题).设f(x)=lg 其中a∈R,n∈N且n≥2。如果f(x)当x∈(-∞,1]时有意义,求a的取值范围。分析:f(x)当x∈(-∞,1]时有意义当x∈(-∞,1]时,1+2x+3x++(n-1)x+nxa>0当x∈(-∞,1)时a>-[ ]。构造函数g(x)=-[ ],易知g(x)在(-∞,1)是严格单调递增函数,所以g(x)在(-∞,1)上的最大值为g(1)=- 。故a>-
(2)分离参数研究方程的解问题。例7.关于x的方程 sin2x+cos2x-m-1=0在区间[0, ]上有解,试求实数m的取值范围。分析:原方程可化为sin(2x+ )= ,由于0≤x≤ ,所以 ≤2x+ ≤ ,- ≤sin(2x+ )≤1,所以- ≤ ≤1,解得-2≤m≤1。本題也可化为m=f(x)=2 sin(2x+ )-1,函数的值域即为实数m的取值范围。
(3)分离参数研究不等式恒成立问题。例8.已知定义在(-∞, 3)上的单调减函数f(x)使得f(a2-sinx) ≤f(a+1+cos2x)对一切实数x恒成立,求实数a的取值范围。分析:本题分离出参数a之后,即将原问题转换为求函数的最值问题。解:由题意,对一切实数x有
解得- ≤a≤ 。
例9.若关于x的不等式cos2x+2msinx-2m-2<0对x∈R恒成立,求实数m的取值范围。分析:本题可化归为f(x)=(sinx-m)2-m2+2m+1的最小值问题,但是需要分三种情况进行讨论,若利用分离参数法分离出m,则问题变得易于求解。
解:由cos2x+2msinx-2m-2<0得1-sin2x+2msinx-2m-2<0,∴2m(sinx-1)<1+ sin2x ,
当sinx=1时,有0<2,显然成立,当sinx≠1时,sinx-1<0,∴m> ,f(x)= = = ,- ≤-2 +1=1-
一、分离常数法
主要是研究函数y= 型的有关问题时,使用此法比较好
(1)研究函数的值域。例1.求y= 的值域,分析:y= = ,所以值域为(-∞,1)∪(1,+∞)。
(2)研究函数图象的中心。例2.如果函数y= 的图象关于点A(1,2)对称,那么( )
(A) m=-2,n=4 (B) m=2,n=- 4
(C)m= -2,n= - 4 (D)m=2,n=4
分析:y= = 。所以y- = ,因此y- = 的图象关于点(?- , )对称,由已知- =1, =2,解得m=-2,n=4,故选(A)
(3)研究函数的单调性。例3.函数y=f(x)= (x≠2)的反函数为f -1(x),求f -1(x)的单调区间,分析:由y=f(x)= (x≠2)得x= ,所以y=f(x)= (x≠2)的反函数为f -1(x)= (x≠-2),又f -1(x)= = (x≠-2),所以f -1(x)的增区间为(-∞,-2),减区间为(-2,+∞)。
二、分离变量法
根据问题的要求,常常需要把变量或变量的结构式分离出来,以便于问题的解决。(1)分离变量求最值。例4:(98年高考(22)题)。如图,为处理含有某种杂质的污水,要制造一底宽为2米的无盖长方体沉淀箱.污水从A孔流入,经沉淀后从B孔流出。设箱体的长度为a米,高度为b米。已知流出的水中该杂质的质量分数与a,b的乘积ab成反比。现有制箱材料60平方米。问当a,b各为多少米时,经沉淀后流出的水中该杂质的质量分数最小(A、B孔的面积忽略不计)。
分析:设y为流出的水中杂质的质量分数,则y= ,其中k>0为比例系数,依题意,即所求的a,b值使y值最小,根据题设,有4b+2ab+2a=60(a>0,b>0),得b= (0 (2)分离变量求单调区间。例5.求函数y= 的单调递增区间.分析:y= =(x+1)+ ,令t=x+1,由于g(t)=t+ +1的单调增区间为(-∞,-2),[2,+∞]。所以y= 的单调递增区间为(-∞,-3],[1,+∞]。
三、分离参数法
如果在一个问题中涉及到两个以上的变量,我们把其中一个变量分离出来,有时是这个变量的表达式。
(1)分离参数求参数取值范围。分离参数法是求参数取值范围的一种重要方法。它的理论依据及思维程序是这样的:若关于x的不等式f(x,)≥0,(或f(x,)≤0)(※)在区间D上恒成立,求实数的取值范围。如果能将不等式(※)化为F()≥G(x)(或F()≤G(x))的形式,且可求出G(x)在区间D上的最大值或最小值,那么,不等式(※)在区间D上恒成立充要条件是F()≥G(x)max(或F()≤G(x)min)例6(90年高考试题).设f(x)=lg 其中a∈R,n∈N且n≥2。如果f(x)当x∈(-∞,1]时有意义,求a的取值范围。分析:f(x)当x∈(-∞,1]时有意义当x∈(-∞,1]时,1+2x+3x++(n-1)x+nxa>0当x∈(-∞,1)时a>-[ ]。构造函数g(x)=-[ ],易知g(x)在(-∞,1)是严格单调递增函数,所以g(x)在(-∞,1)上的最大值为g(1)=- 。故a>-
(2)分离参数研究方程的解问题。例7.关于x的方程 sin2x+cos2x-m-1=0在区间[0, ]上有解,试求实数m的取值范围。分析:原方程可化为sin(2x+ )= ,由于0≤x≤ ,所以 ≤2x+ ≤ ,- ≤sin(2x+ )≤1,所以- ≤ ≤1,解得-2≤m≤1。本題也可化为m=f(x)=2 sin(2x+ )-1,函数的值域即为实数m的取值范围。
(3)分离参数研究不等式恒成立问题。例8.已知定义在(-∞, 3)上的单调减函数f(x)使得f(a2-sinx) ≤f(a+1+cos2x)对一切实数x恒成立,求实数a的取值范围。分析:本题分离出参数a之后,即将原问题转换为求函数的最值问题。解:由题意,对一切实数x有
解得- ≤a≤ 。
例9.若关于x的不等式cos2x+2msinx-2m-2<0对x∈R恒成立,求实数m的取值范围。分析:本题可化归为f(x)=(sinx-m)2-m2+2m+1的最小值问题,但是需要分三种情况进行讨论,若利用分离参数法分离出m,则问题变得易于求解。
解:由cos2x+2msinx-2m-2<0得1-sin2x+2msinx-2m-2<0,∴2m(sinx-1)<1+ sin2x ,
当sinx=1时,有0<2,显然成立,当sinx≠1时,sinx-1<0,∴m> ,f(x)= = = ,- ≤-2 +1=1-