作业帮 > 数学 > 作业

求详解:等式与不等式恒成立问题的解题策略以及其与有解问题之间的区别。

来源:学生作业帮 编辑:搜搜考试网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/08/03 06:45:38
求详解:等式与不等式恒成立问题的解题策略以及其与有解问题之间的区别。
如何选择参数?
求详解:等式与不等式恒成立问题的解题策略以及其与有解问题之间的区别。
解题思路: 恒成立问题在解题过程中大致可分为以下几种类型:①一次函数型;②二次函数型;③分离变量型;④根据函数的奇偶性、周期性等性质;⑤数形结合。
解题过程:
高考数学复习中的恒成立问题,把不等式、函数、三角、几何等内容有机地结合起来,其以覆盖知识点多,综合性强,解法灵活等特点而倍受高考、竞赛命题者的青睐。涉及到一次函数、二次函数的性质、图象,渗透着换元、化归、数形结合、函数与方程等思想方法,有利于考查学生的综合解题能力,在培养思维的灵活性、创造性等方面起到了积极的作用。因此也成为历年高考的一个热点。恒成立问题在解题过程中大致可分为以下几种类型:①一次函数型;②二次函数型;③分离变量型;④根据函数的奇偶性、周期性等性质;⑤数形结合。
一.一次函数型
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
ⅰ)或ⅱ)亦可合并定成
同理,若在[m,n]内恒有f(x)<0,则有

处理含参不等式恒成立的某些问题时,若能适时的把主元变量和参数变量进行“换位”思考,往往会使问题降次、简化。
例1.对任意,不等式恒成立,求的取值范围。
分析:题中的不等式是关于的一元二次不等式,但若把看成主元,则问题可转化为一次不等式上恒成立的问题。
解:令,则原问题转化为恒成立()。
时,可得,不合题意。
时,应有解之得
的取值范围为
二.二次函数型
(1)判别式法
若所求问题可转化为二次不等式,则可考虑应用判别式法解题。一般地,对于二次函数,有
1)恒成立;
2)恒成立
例1.已知函数的定义域为R,求实数的取值范围。
解:由题设可将问题转化为不等式恒成立,即有解得
所以实数的取值范围为
若二次不等式中的取值范围有限制,则可利用根的分布解决问题。
例2.设,当时,恒成立,求实数的取值范围。
解:设,则当时,恒成立
时,显然成立;
时,如图,恒成立的充要条件为:

解得
综上可得实数的取值范围为
(2)、最值法
将不等式恒成立问题转化为求函数最值问题的一种处理方法,其一般类型有:
1)恒成立
2)恒成立
例3.已知,当时,恒成立,求实数的取值范围。
解:设,则由题可知对任意恒成立.
,得.


即实数的取值范围为
例4.函数,若对任意恒成立,求实数的取值范围。
解:若对任意恒成立,
即对恒成立,
考虑到不等式的分母,只需时恒成立而得.
而抛物线的最小值
注:本题还可将变形为,讨论其单调性从而求出最小值。
三.分离变量法
若所给的不等式能通过恒等变形使参数与主元分离于不等式两端,从而问题转化为求主元函数的最值,进而求出参数范围。这种方法本质也还是求最值,但它思路更清晰,操作性更强。一般地有:
1)恒成立
2)恒成立
已知当xR时,不等式a+cos2x<5-4sinx+恒成立,求实数a的取值范围。
分析:在不等式中含有两个变量a及x,其中x的范围已知(xR),另一变量a的范围即为所求,故可考虑将a及x分离。
解:原不等式即:
要使上式恒成立,只需大于的最大值,故上述问题转化成求f(x)=4sinx+cos2x的最值问题。
f(x)= 4sinx+cos2x=-2sin2x+4sinx+1=-2(sinx-1)2+33,

上式等价于
解得.
注:注意到题目中出现了sinx及cos2x,而cos2x=1-2sin2x,故若把sinx换元成t,则可把原不等式转化成关于t的二次函数类型。
另解:a+cos2x<5-4sinx+
a+1-2sin2x<5-4sinx+,令sinx=t,则t[-1,1],
整理得2t2-4t+4-a+>0,( t[-1,1])恒成立。
设f(t)= 2t2-4t+4-a+则二次函数的对称轴为t=1,
f(x)在[-1,1]内单调递减。
只需f(1)>0,即>a-2.(下同)
四.根据函数的奇偶性、周期性等性质
若函数f(x)是奇(偶)函数,则对一切定义域中的x ,f(-x)=-f(x)
(f(-x)=f(x))恒成立;若函数y=f(x)的周期为T,则对一切定义域中的x,f(x)=f(x+T)恒成立。
例1若f(x)=sin(x+)+cos(x-)为偶函数,求的值。
分析:告诉我们偶函数的条件,即相当于告诉我们一个恒成立问题。
解:由题得:f(-x)=f(x)对一切xR恒成立,
sin(-x+)+cos(-x-)=sin(x+)+cos(x-)
即sin(x+)+sin(x-)=cos(x+)-cos(x-)
2sinx·cos=-2sinx·sinsinx(sin+cos)=0
对一切xR恒成立,只需也必须sin+cos=0。

五.数形结合
若把等式或不等式进行合理的变形后,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1、当x(1,2)时,不等式(x-1)2<logax恒成立,求a的取值范围。
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),y1<y2恒成立,显然a>1,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<a2.
例2、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[)。
由上可见,含参的恒成立问题因其覆盖知识点多,方法也多种多样,但其核心思想还是等价转化,抓住了这点,才能以“不变应万变”,当然这需要我们不断的去领悟、体会和总结。