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摘 要:恒成立问题是数学中的常见问题,新课标下的高考越来越注重对学生的综合素质的考查,恒成立问题便是一个考察学生综合素质的很好途径,它主要涉及到一次函数、二次函数等函数的性质、图象,渗透着换元、化归、数形结合、函数与方程等思想方法。解答这类题目主要有以下几种方法:其一,改变主元,利用一次函数的性质;其二,利用二次函数的性质;其三,利用韦达定理及根与系数的分布知识;其四,利用函数的最值(或值域),分离参数法;其五,利用图象,数形结合。
关键词:恒成立 函数 图象 最值 数形结合
恒成立问题是数学中的常见问题,新课标下的高考越来越注重对学生的综合素质的考查,恒成立问题便是一个考察学生综合素质的很好途径,它主要涉及到一次函数、二次函数等函数的性质、图象,渗透着换元、化归、数形结合、函数与方程等思想方法,由于这类问题涉及的知识面广,要求有较高的解题技巧,具有一定的综合性,在培养学生思维的灵活性、创造性等方面起到了积极的作用。
解决数学中的恒成立问题常用以下几种方法:①改变主元,利用一次函数的性质;②利用二次函数的性质;③利用韦达定理及根与系数的分布知识;④利用函数的最值(或值域),分离参数法;⑤利用图象,数形结合。下面简单地谈一谈恒成立问题的常见类型及其解题策略。
一、 改变主元,利用一次函数的性质
给定一次函数y=f(x)=ax+b(a≠0),若y=f(x)在[m,n]内恒有f(x)>0,则根据函数的图象(直线)可得上述结论等价于
综上所述,可得 。
四、利用函数的最值(或值域),分离参数法
利用分离参数法来确定不等式 ,( , 为实参数)恒成立中参数的取值范围的基本步骤:
(1) 将参数与变量分离,即化为 (或)
恒成立的形式;
(2) 求 在 上的最大(或最小)值;
(3) 解 不等式(或
) ,得 的取值范围。
适用题型:(1) 参数与变量能分离;(2) 函数的最值易求出。
所求a的取值范围为
五、 利用图象,数形结合
若把等式或不等式合理的变形后,能非常容易地画出等号或不等号两边函数的图象,则可以通过画图直接判断得出结果,尤其对于选择题、填空题这种方法更显方便、快捷。
例8 当x(1,2)时,不等式(x-1)2 分析:若将不等号两边分别设成两个函数,则左边为二次函数,图象是抛物线,右边为常见的对数函数的图象,故可以通过图象求解。
解:设y1=(x-1)2,y2=logax,则y1的图象为右图所示的抛物线,要使对一切x(1,2),y11,并且必须也只需当x=2时y2的函数值大于等于y1的函数值。
故loga2>1,a>1,1 例9 已知关于x的方程lg(x2+20x)-lg(8x-6a-3)=0有唯一解,求实数a的取值范围。
分析:方程可转化成lg(x2+20x)=lg(8x-6a-3),从而得 x2+20x=8x-6a-3>0,注意到若将等号两边看成是二次函数y= x2+20x及一次函数y=8x-6a-3,则只需考虑这两个函数的图象在x轴上方恒有唯一交点即可。
解:令y1= x2+20x=(x+10)2-100,y2=8x-6a-3,则如图所示,
y1的图象为一个定抛物线,y2的图象是一条斜率为定值8,
而截距不定的直线,要使y1和y2在x轴上有唯一交点,则
直线必须位于l1和l2之间。(包括l1但不包括l2)
当直线为l1时,直线过点(-20,0)此时
纵截距为-6a-3=160,a=
当直线为l2时,直线过点(0,0),纵截距为-6a-3=0,a=
∴a的范围为[ , )。
上述例子剖析了数学中恒成立问题的题型及解法,值得一提的是,各种类型各种方法并不是完全孤立的,虽然方法表现的不同,但其实质却都与求函数的最值是等价的,这也正体现了数学中的“统一美”。
关键词:恒成立 函数 图象 最值 数形结合
恒成立问题是数学中的常见问题,新课标下的高考越来越注重对学生的综合素质的考查,恒成立问题便是一个考察学生综合素质的很好途径,它主要涉及到一次函数、二次函数等函数的性质、图象,渗透着换元、化归、数形结合、函数与方程等思想方法,由于这类问题涉及的知识面广,要求有较高的解题技巧,具有一定的综合性,在培养学生思维的灵活性、创造性等方面起到了积极的作用。
解决数学中的恒成立问题常用以下几种方法:①改变主元,利用一次函数的性质;②利用二次函数的性质;③利用韦达定理及根与系数的分布知识;④利用函数的最值(或值域),分离参数法;⑤利用图象,数形结合。下面简单地谈一谈恒成立问题的常见类型及其解题策略。
一、 改变主元,利用一次函数的性质
给定一次函数y=f(x)=ax+b(a≠0),若y=f(x)在[m,n]内恒有f(x)>0,则根据函数的图象(直线)可得上述结论等价于
综上所述,可得 。
四、利用函数的最值(或值域),分离参数法
利用分离参数法来确定不等式 ,( , 为实参数)恒成立中参数的取值范围的基本步骤:
(1) 将参数与变量分离,即化为 (或)
恒成立的形式;
(2) 求 在 上的最大(或最小)值;
(3) 解 不等式(或
) ,得 的取值范围。
适用题型:(1) 参数与变量能分离;(2) 函数的最值易求出。
所求a的取值范围为
五、 利用图象,数形结合
若把等式或不等式合理的变形后,能非常容易地画出等号或不等号两边函数的图象,则可以通过画图直接判断得出结果,尤其对于选择题、填空题这种方法更显方便、快捷。
例8 当x(1,2)时,不等式(x-1)2
解:设y1=(x-1)2,y2=logax,则y1的图象为右图所示的抛物线,要使对一切x(1,2),y1
故loga2>1,a>1,1
分析:方程可转化成lg(x2+20x)=lg(8x-6a-3),从而得 x2+20x=8x-6a-3>0,注意到若将等号两边看成是二次函数y= x2+20x及一次函数y=8x-6a-3,则只需考虑这两个函数的图象在x轴上方恒有唯一交点即可。
解:令y1= x2+20x=(x+10)2-100,y2=8x-6a-3,则如图所示,
y1的图象为一个定抛物线,y2的图象是一条斜率为定值8,
而截距不定的直线,要使y1和y2在x轴上有唯一交点,则
直线必须位于l1和l2之间。(包括l1但不包括l2)
当直线为l1时,直线过点(-20,0)此时
纵截距为-6a-3=160,a=
当直线为l2时,直线过点(0,0),纵截距为-6a-3=0,a=
∴a的范围为[ , )。
上述例子剖析了数学中恒成立问题的题型及解法,值得一提的是,各种类型各种方法并不是完全孤立的,虽然方法表现的不同,但其实质却都与求函数的最值是等价的,这也正体现了数学中的“统一美”。