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摘 要:函数中的任意性、存在性问题,是历年高考的热点和难点.这两类问题与函数、导数、方程、不等式等整合在一起. 本文结合函数的值域和最值,总结解决这两类问题的四种基本模式,并结合实例说明如何解决函数中的任意性、存在性问题.
关键词:函数;任意性、存在性;值域
函数中的任意性、存在性问题,即恒成立和能成立问题,是历年高考的热点和难点. 这两类问题常常与函数、导数、方程、不等式等整合在一起,能够有效考查对中学数学知识中蕴涵的数学思想方法的掌握程度,考查学生运用知识的能力. 这类问题都涉及函数的最值和值域,其基本模式如下:设函数y=f(x),x∈D的值域是[A,B],则
1. 不等式f(x)≥t对于?x∈D恒成立?t≤f(x)min=A;
2. 不等式f(x)≤t对于?x∈D恒成立?t≥f(x)max=B;
3. ?x∈D,使得不等式f(x)≥t成立?t≤f(x)max=B;
4. ?x∈D,使得不等式f(x)≤t成立?t≥f(x)min=A.
实际解题时,可能涉及两个函数或者是同时出现任意性和存在性情况,很多学生感到非常棘手,其实,在复杂的情况下,解题的基本思路仍然不变.下面举例说明.
例题 已知函数f(x)=2x2-8x t,g(x)=2x3 3x2-12x,其中t∈R.
(1)对于任意x∈[-2,3],都有f(x)≤g(x)成立,求实数t的取值范围.
解析:令h(x)=g(x)-f(x)=2x3 x2-4x-t,x∈[-2,3],h′(x)=2(3x-2)(x 1),则
h(x)在x∈[-2,3]的值域是[-4-t,51-t]. 依题设,h(x)min=-4-t≥0,即,t≤-4.
(2)若存在x∈[-2,3],使得f(x)≤g(x)成立,求实数t的取值范围.
解析:存在x∈[-2,3],使得f(x)≤g(x),即g(x)-f(x)≥0成立?h(x)max=51-t≥0,即,t≤51.
(3)若存在x∈[-2,3],使得f(x)=g(x)成立,求实数t的取值范围.
解析:存在x∈[-2,3],使得f(x)=g(x),即f(x)-g(x)=0成立?h(x)min≤0≤h(x)max,即-4≤t≤51.
(4)对于任意x1,x2∈[-2,3],都有f(x1)≤g(x2)成立,求实数t的取值范围.
解析:函数f(x),g(x)在x∈[-2,3]的值域分别是[t-8,t 24],[-7,45]. 对于任意x1,x2∈[-2,3],都有f(x1)≤g(x2)成立?f(x)max≤g(x)min,t 24≤-7,即t≤ -31.
(5)对于任意x∈[-2,3],存在x1∈[-2,3]使得f(x1)≤g(x2)成立,求实数t的取值范围.
解析:对于任意x2∈[-2,3],存在x1∈[-2,3]使得f(x1)≤g(x2)成立?f(x)min≤g(x)min,t-8≤-7,即t≤1.
(6)对于任意x1∈[-2,3],存在x2∈[-2,3]使得f(x1)=g(x2)成立,求实数t的取值范围.
解析:对于任意x1∈[-2,3],存在x2∈[-2,3]使得f(x1)=g(x2)成立?f(x)的值域是g(x)的值域的子集,即1≤t≤21.
(7)若存在x1,x2∈[-2,3],使得f(x1)≤g(x2)成立,求实数t的取值范围.
解析:存在x1,x2∈[-2,3],使得f(x1)≤g(x2)成立?f(x)min≤g(x)max,t-8≤45,即t≤53.
(8)若存在x1,x2∈[-2,3],使得f(x1)=g(x2)成立,求实数t的取值范围.
解析:存在x1,x2∈[-2,3],使得f(x1)=g(x2)成立?f(x)与g(x)的值域的交集不是空集,即-7≤t-8≤45或-7≤t 24≤45,即-31≤t≤53.
可以看出,函数的任意性和存在性问题都用到了函数的思想、化归与转化的思想,在整体上是既对立又统一的问题. 当然,对于具体的问题,则需要在基本思路原则不变的情况下具体分析,才能拨云见日,顺利解决问题.
关键词:函数;任意性、存在性;值域
函数中的任意性、存在性问题,即恒成立和能成立问题,是历年高考的热点和难点. 这两类问题常常与函数、导数、方程、不等式等整合在一起,能够有效考查对中学数学知识中蕴涵的数学思想方法的掌握程度,考查学生运用知识的能力. 这类问题都涉及函数的最值和值域,其基本模式如下:设函数y=f(x),x∈D的值域是[A,B],则
1. 不等式f(x)≥t对于?x∈D恒成立?t≤f(x)min=A;
2. 不等式f(x)≤t对于?x∈D恒成立?t≥f(x)max=B;
3. ?x∈D,使得不等式f(x)≥t成立?t≤f(x)max=B;
4. ?x∈D,使得不等式f(x)≤t成立?t≥f(x)min=A.
实际解题时,可能涉及两个函数或者是同时出现任意性和存在性情况,很多学生感到非常棘手,其实,在复杂的情况下,解题的基本思路仍然不变.下面举例说明.
例题 已知函数f(x)=2x2-8x t,g(x)=2x3 3x2-12x,其中t∈R.
(1)对于任意x∈[-2,3],都有f(x)≤g(x)成立,求实数t的取值范围.
解析:令h(x)=g(x)-f(x)=2x3 x2-4x-t,x∈[-2,3],h′(x)=2(3x-2)(x 1),则
h(x)在x∈[-2,3]的值域是[-4-t,51-t]. 依题设,h(x)min=-4-t≥0,即,t≤-4.
(2)若存在x∈[-2,3],使得f(x)≤g(x)成立,求实数t的取值范围.
解析:存在x∈[-2,3],使得f(x)≤g(x),即g(x)-f(x)≥0成立?h(x)max=51-t≥0,即,t≤51.
(3)若存在x∈[-2,3],使得f(x)=g(x)成立,求实数t的取值范围.
解析:存在x∈[-2,3],使得f(x)=g(x),即f(x)-g(x)=0成立?h(x)min≤0≤h(x)max,即-4≤t≤51.
(4)对于任意x1,x2∈[-2,3],都有f(x1)≤g(x2)成立,求实数t的取值范围.
解析:函数f(x),g(x)在x∈[-2,3]的值域分别是[t-8,t 24],[-7,45]. 对于任意x1,x2∈[-2,3],都有f(x1)≤g(x2)成立?f(x)max≤g(x)min,t 24≤-7,即t≤ -31.
(5)对于任意x∈[-2,3],存在x1∈[-2,3]使得f(x1)≤g(x2)成立,求实数t的取值范围.
解析:对于任意x2∈[-2,3],存在x1∈[-2,3]使得f(x1)≤g(x2)成立?f(x)min≤g(x)min,t-8≤-7,即t≤1.
(6)对于任意x1∈[-2,3],存在x2∈[-2,3]使得f(x1)=g(x2)成立,求实数t的取值范围.
解析:对于任意x1∈[-2,3],存在x2∈[-2,3]使得f(x1)=g(x2)成立?f(x)的值域是g(x)的值域的子集,即1≤t≤21.
(7)若存在x1,x2∈[-2,3],使得f(x1)≤g(x2)成立,求实数t的取值范围.
解析:存在x1,x2∈[-2,3],使得f(x1)≤g(x2)成立?f(x)min≤g(x)max,t-8≤45,即t≤53.
(8)若存在x1,x2∈[-2,3],使得f(x1)=g(x2)成立,求实数t的取值范围.
解析:存在x1,x2∈[-2,3],使得f(x1)=g(x2)成立?f(x)与g(x)的值域的交集不是空集,即-7≤t-8≤45或-7≤t 24≤45,即-31≤t≤53.
可以看出,函数的任意性和存在性问题都用到了函数的思想、化归与转化的思想,在整体上是既对立又统一的问题. 当然,对于具体的问题,则需要在基本思路原则不变的情况下具体分析,才能拨云见日,顺利解决问题.