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现今高考数学,含参数的不等式恒成立问题是热点,也是学生们解题中比较棘手的问题。笔者通过近几年的系统循环教学发现,关于不等式恒成立方面的常见易混问题可以简单地罗列如下:
问题一:两个字母,何为“参数”,何为“自变量”
例1 :(1)已知不等式 对 恒成立,求实数 的取值范围.
(2)已知不等式 对 恒成立,求实数 的取值范围.
解析:(1)习惯的把 作为自变量, 作为参数。
法一:转换求函数的最值:令 ,求出该函数在 时的最小值,使其最小值大于 即可。
解答: 函数 的对称轴为直线
若 ,则 ,此时由 解得 ,
若 ,则 ,此时由 解得 ,
若 ,则 ,此时由 解得 ,
综上: 。
法二:分离参数法:原式可转化为 在 上恒成立。令 ,求出该函数在 上的最小值,使 即可。
解答: ,当 时, 取最小值为 , 。
(2)若仍然把它看成 的二次函数,由于 都要变,则函数的最小值很难求出。则需变换思维角度,把变元与参数换个位置,即采用主参变换法,把 当做自变量,而把 作为参数。此时因为分离参数 不太方便,我们则可令 ,求出该函数在 上的最小值,使其大于 即可。
解答: 是一次形式的函数, 即 解得
或 。
心得指津:解决此类问题,一般把已给范围的量作为自变量,要求范围的量作为参数解题较为方便。
问题二:“恒成立”与“有解”
例2:(1) , ,则实数 的取值范围是 .
(2) , ,则实数 的取值范围是 .
解析:(1)“ ”表示任意,即为恒成立问题。转化为 在 上恒成立。令 ,求出该函数在 上的最小值, 即可。
解答:∵ 时,递增,,∴ 。
(2)“ ”表示存在,即为有解问题。转化为 在 上有解。令 ,求出该函数在 上的最大值, 即可。
解答:∵ 时,递增,,
∴ 。
心得指津: 对 恒成立,则 ; 对 恒成立,则 ;注意参数的端点值能否取到需检验。 在区间 内有解,则 ; 在区间 内有解,则 ;注意参数的端点值能否取到需检验。
问题三:“两边的同一自变量同时变化”与“两边的自变量不同,各自變化”
例3:已知函数 , ,其中 , 。
1)对任意 ,都有 恒成立,求实数 的取值范围;
2)对任意 ,都有 恒成立,求实数 的取值范围;
解析:(1)等价转化为函数 恒成立问题。转化为 在 时恒成立,即 在 时恒成立。
解答:令 ,,故 在 是增函数, ,所以 。
(2)转化为 ,即求出 在 上的最小值, 在 上的最大值。
解答:时, , , 得 ,则 ;时, , , 解得 ,则
时, , , 得 ,则
综上: 。
心得指津:当不等式两边是同一自变量,即需要同时变化,须将所有的自变量移至一边,作为一个函数来解决;当不等式两边的自变量不同,即不需要同时变化时,须分别解决两边的两个函数的最值。
问题四:“已知恒成立,求参数的取值范围”与“已知参数,证明恒成立”
例4:已知
(1)对一切 恒成立,求实数 的取值范围;
(2)证明:当对一切 ,都有 成立.
解析:(1)转化为 在 恒成立。
解答:令 ,则 ,当 单调递减,当 单调递增,所以 ,所以 ;
(2)解析:优先考虑证明 在 上恒成立。即求出函数 在上的最小值。而我们高中知识很难求出这个函数的最小值,所以不可取。再结合题目可将问题等价于证明 在 恒成立,同样的函数 的最小值也很难求。而这是证明题,如果我们可以证明函数 最小值比函数 的最大值还大,则就可证明原命题成立。
解答:令 ,则 ,当 时 ,即 递减,当 时 ,即 递增。的最小值是 ,当且仅当 时取到;令 ,则 ,易知
,当且仅当 时取到。所以 ,而最值不同时取到,所以对一切 ,都有
心得指津:已知 恒成立求参数取值范围时,应该令 ,再由 恒成立解决,即须把自变量移到一边,解决一个函数的最值;而证明题则可采用证明 ,即分别证明两个函数最值之间关系。原因在于“ 可以推出 恒成立,而 恒成立推不出 ”。
当然,不等式恒成立问题是一个系统的话题,其考查形式千姿百态、灵活多样,诸上几点思考仅为笔者的绵薄心得,在实际运用中还需厘清关系、具体转化,一言以蔽之,我们指导学生时切记“慧眼”识“乱花”。
问题一:两个字母,何为“参数”,何为“自变量”
例1 :(1)已知不等式 对 恒成立,求实数 的取值范围.
(2)已知不等式 对 恒成立,求实数 的取值范围.
解析:(1)习惯的把 作为自变量, 作为参数。
法一:转换求函数的最值:令 ,求出该函数在 时的最小值,使其最小值大于 即可。
解答: 函数 的对称轴为直线
若 ,则 ,此时由 解得 ,
若 ,则 ,此时由 解得 ,
若 ,则 ,此时由 解得 ,
综上: 。
法二:分离参数法:原式可转化为 在 上恒成立。令 ,求出该函数在 上的最小值,使 即可。
解答: ,当 时, 取最小值为 , 。
(2)若仍然把它看成 的二次函数,由于 都要变,则函数的最小值很难求出。则需变换思维角度,把变元与参数换个位置,即采用主参变换法,把 当做自变量,而把 作为参数。此时因为分离参数 不太方便,我们则可令 ,求出该函数在 上的最小值,使其大于 即可。
解答: 是一次形式的函数, 即 解得
或 。
心得指津:解决此类问题,一般把已给范围的量作为自变量,要求范围的量作为参数解题较为方便。
问题二:“恒成立”与“有解”
例2:(1) , ,则实数 的取值范围是 .
(2) , ,则实数 的取值范围是 .
解析:(1)“ ”表示任意,即为恒成立问题。转化为 在 上恒成立。令 ,求出该函数在 上的最小值, 即可。
解答:∵ 时,递增,,∴ 。
(2)“ ”表示存在,即为有解问题。转化为 在 上有解。令 ,求出该函数在 上的最大值, 即可。
解答:∵ 时,递增,,
∴ 。
心得指津: 对 恒成立,则 ; 对 恒成立,则 ;注意参数的端点值能否取到需检验。 在区间 内有解,则 ; 在区间 内有解,则 ;注意参数的端点值能否取到需检验。
问题三:“两边的同一自变量同时变化”与“两边的自变量不同,各自變化”
例3:已知函数 , ,其中 , 。
1)对任意 ,都有 恒成立,求实数 的取值范围;
2)对任意 ,都有 恒成立,求实数 的取值范围;
解析:(1)等价转化为函数 恒成立问题。转化为 在 时恒成立,即 在 时恒成立。
解答:令 ,,故 在 是增函数, ,所以 。
(2)转化为 ,即求出 在 上的最小值, 在 上的最大值。
解答:时, , , 得 ,则 ;时, , , 解得 ,则
时, , , 得 ,则
综上: 。
心得指津:当不等式两边是同一自变量,即需要同时变化,须将所有的自变量移至一边,作为一个函数来解决;当不等式两边的自变量不同,即不需要同时变化时,须分别解决两边的两个函数的最值。
问题四:“已知恒成立,求参数的取值范围”与“已知参数,证明恒成立”
例4:已知
(1)对一切 恒成立,求实数 的取值范围;
(2)证明:当对一切 ,都有 成立.
解析:(1)转化为 在 恒成立。
解答:令 ,则 ,当 单调递减,当 单调递增,所以 ,所以 ;
(2)解析:优先考虑证明 在 上恒成立。即求出函数 在上的最小值。而我们高中知识很难求出这个函数的最小值,所以不可取。再结合题目可将问题等价于证明 在 恒成立,同样的函数 的最小值也很难求。而这是证明题,如果我们可以证明函数 最小值比函数 的最大值还大,则就可证明原命题成立。
解答:令 ,则 ,当 时 ,即 递减,当 时 ,即 递增。的最小值是 ,当且仅当 时取到;令 ,则 ,易知
,当且仅当 时取到。所以 ,而最值不同时取到,所以对一切 ,都有
心得指津:已知 恒成立求参数取值范围时,应该令 ,再由 恒成立解决,即须把自变量移到一边,解决一个函数的最值;而证明题则可采用证明 ,即分别证明两个函数最值之间关系。原因在于“ 可以推出 恒成立,而 恒成立推不出 ”。
当然,不等式恒成立问题是一个系统的话题,其考查形式千姿百态、灵活多样,诸上几点思考仅为笔者的绵薄心得,在实际运用中还需厘清关系、具体转化,一言以蔽之,我们指导学生时切记“慧眼”识“乱花”。