例谈高中数学恒成立问题的解题策略

来源 :东方教育 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fang200710081202fang
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  摘要:恒成立问题几乎是数学高考中必考的知识点,因为它涉及到一次函数、二次函数等函数的图像与性质,渗透了换元、化归、数形结合、函数方程与不等式的关系等数学思想与方法,综合了函数、方程、不等式、数列、导数等诸多知识点,有利于考查学生的综合能力,具有较高的信度与区分度,在培养思维的灵活性、创造性等方面起到了积极的作用。
  关键词:高中数学:恒成立问题:解题策略
  1.转化主元策略
  例1. 若不等式 对满足 的所有m都成立,求x的取值范围。
  分析 在不等式中出现了两个 字母:x及m,关键在于该把哪个字母看成是一个变量,另一个作为常数。显然可将m视为变量,x视为常数,则上述问题可转化为 内关于m的一次函数大于0恒成立的问题。
  解 原不等式化为
  设
  根据题意可得
  即
  解得x的取值范围为
  反思 转换主元法的解法关键是确定题目中的主元,然后化归成初等函数求解,此方法通常化为一次函数求解。
  2.化归策略
  例2 设 ,当 时, 恒成立,求a的取值范围。
  分析 要使 恒成立,若把a移到等号的左边,则把原题化归为二次函数在区间 上恒大于0的问题。
  解 设
  ①当 时,即 时,对一切
  恒成立;
  ②当 时,由图1可得以下充要条件:
  即
  。
  综上所得a的取值范围为
  反思 二次函数在指定区间上的恒成立问题,通常要用到判别式、韦达定理、对称轴、单调性等知识结合图像进行分类讨论,特别要注意二次项系数不等于零。
  3.分離参数策略
  3 分离参数法求解恒成立问题
  例3. 设函数 且 )。⑴求函数 的单调区间;⑵已知 对任意 成立,求实数a的取值范围。
  分析求解:第⑴问,利用函数 的导数,解得函数 的单调递增区间为( ),单调递减区间为 和 。第⑵问为恒成立问题,首相两边取对数,得到 由于 ,所以可将变量x与参数a分离开来,得到 即 对任意 成立,则 ,由第⑴问的结论,可知 在区间 上的最大值为 ,所以 ,即 所以实数a的取值范围为 。
  本题第⑵问的解题思路就是分离参数法,首先将变量与参数分离开来,然后借助函数的最值,建立参数不等式,从而得到参数的取值范围。利用分离参数法解恒成立问题时,必然涉及到求最值,最值的求法主要有以下三种方法;1.对于一次函数、二次函数、指数函数、对数函数、幂函数及三角函数等基本初等函数,利用函数的单调性求最值;2.利用均值不等式求最值;3.利用函数的导数求最值。本题就是利用函数的导数求最大值。
  规律技巧总结:
  ⑴若 恒成立,则实数c的取值范围为 ;
  ⑵若 恒成立,则实数c的取值范围为 ;
  ⑶若 恒成立,则实数c的取值范围为 ;
  ⑷若 恒成立,则实数c的取值范围为 。
  反思:⑴以上四个性质中,难点就在于参数c的取值范围是
  还是 也就是不等式的等号是否成立,要突破这个难点,只需将函数 和 的图像进行对比,利用数形结合思想就可以迎刃而解。在不等式问题中,不等式的等号是一个易漏点,比如在一元二次不等式问题、均值不等式问题及取值范围问题中,都可能要涉及到不等式的等号问题,所以在不等式的学习中,要时刻注意“不等式的等号问题”。
  ⑵以上四个性质都是 及 恒成立的问题,至于 及 恒成立的情况,本文不在叙述。
  4.构造函数策略
  例4.设函数 ,若所有的 ,都有 成立,求实数 的取值范围。
  分析求解:本题首先想到就是分离参数,当 时,不等式 恒成立,令 然后利用导数求函数 的最小值。然而由函数 的解析式比较复杂,则利用导数求函数 的最小值将较为困难。可否换个角度来思考这个问题呢?由 恒成立,可知 恒成立,不妨令 则 于是 恒成立转化为 恒成立。利用函数 的导数 ,可知函数 的单调递增区间为 ,单调递减区间为 。由函数 的图像可知,要对所有的 ,都有 ,则 ,解的 ,所以实数 的取值范围为 。
  反思:本题利用分离参数法难于解题,则考虑构造一个新函数 ,利用 的单调性,建立参数不等式,从而得到参数的取值范围。
  参考文献:
  [1]王震. 高中数学恒成立问题的解题策略探微[J]. 中学数学,2017,(09):78-80.
  [2]叶海明. 高中数学恒成立问题的解题策略浅探[J]. 读与写(教育教学刊),2009,6(08):113+192.
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