不等式恒成立问题的几种求解策略(老师用)
关于不等式恒成立问题的几种求解方法
关于不等式恒成立问题的几种求解方法不等式恒成立问题,在高中数学中较为常见。
这类问题的解决涉及到一次函数、二次函数、三角函数、指数与对数函数等函数的性质、图象,渗透着换元、化归、数形结合、函数与方程等思想方法,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。
不等式恒成立问题在解题过程中有以下几种求解方法:①一次函数型;②二次函数型;③变量分离型;④数形结合型。
下面我们一起来探讨其中一些典型的问题一、一次函数型——利用单调性求解例1、若不等式对满足的所有实数m都成立,求x的取值范围。
若对该不等式移项变形,转化为含参数m的关于x的一元二次不等式,再根据对称轴和区间位置关系求对应的二次函数的最小值,利用最小值大于零求解。
这样得分好几种情况讨论,这思路应该说从理论上是可行的,不过运算量不小。
能不能找出不需要讨论的方法解决此问题呢?若将不等式右边移到左边,然后将新得到的不等式左边看做关于m的一次函数,借助一次函数的图像直线(其实是线段)在m轴上方只需要线段的两个端点在上方即可。
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视作自变量,则上述问题即可转化为在[-2,2]内关于m的一次函数大于0恒成立的问题。
解:原不等式转化为(1-x2)m+2x-1>0在|m|2时恒成立,设f(m)= (1-x2)m+2x-1,则f(m)在[-2,2]上恒大于0,故有:此类题本质上是利用了一次函数在区间[a,b]上的图象是一线段,故只需保证该线段两端点均在m轴上方(或下方)即可。
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(线段)(如下图)可得上述结论等价于ⅰ),或ⅱ)可合并成同理,若在[m,n]内恒有f(x)0恒成立;f(x)3;若改为:,构造函数,画出图象,得a<3利用数形结合解决恒成立问题,应先构造函数,作出符合已知条件的图形,再考虑在给定区间上函数与函数图象之间的关系,得出答案或列出条件,求出参数的范围。
不等式恒成立问题
九招破解不等式恒成立问题绵阳东辰国际学校 冷世平不等式恒成立问题求解的基本思路是:根据已知条件将恒成立问题向基本类型转化,正确选用构造函数法、变量分离法、数形结合法等解题方法求解.解题过程本身渗透着换元、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重要的作用,因此也成为历年各地高考的一个热点内容.解决恒成立问题主要有以下几种方法,供各位同行参考.一、反客为主法此方法又称为改变主元法.有一些数学题,题中涉及到若干个量,其中有常量,也有变量,学生在解答时,由于思维定势,不太习惯把其中的常量暂视为变量,把其中的变量暂视为常量的做法,结果导致求解过程异常复杂甚至难以解出.其实,常量与变量是相对的,是辩证统一的关系,根据需要可以将它们的地位调换,即“反客为主”,改变主元,常常使许多难题巧妙获解.例1 对于满足2p ≤的所有实数p ,求使不等式212x px p x ++>+恒成立的x 的取值范围.【分析】在不等式中出现了两个字母:x 及p ,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p 视作自变量,则上述问题即可转化为在[]2,2-内关于p 的一次函数大于0恒成立的问题.【解析】不等式即2(1)210x p x x -+-+>,设2()(1)21f p x p x x =-+-+,则()f p 在[]2,2-上恒大于0,故有(2)0(2)0f f ->⎧⎨>⎩,即2243010x x x ⎧-+>⎪⎨->⎪⎩,从而解得1x <-或3x >. 【点评】在不等式中出现了两个字母:x 及p ,而我们都习惯把x 看成是一个变量,p 作为常数.本题转换视角,可将p 视作自变量,则上述问题即可转化为在[]2,2-内关于p 的一次函数大于0恒成立的问题. 此类题本质上是利用了一次函数在闭区间上的图象是一条线段,故只需保证该线段两利用函数单调性解题是历年高考的重点和难点.如何攻克这个难点呢?一个词:去壳.利用函数单调性解不等式的关键就是:准确判断出函数单调性,成功去掉f 这层外壳,把关于因变量之间的不等关系转化为关于自变量之间的不等关系,然后解关于x 的简单不等式即可.例2 定义在R 上的函数()f x 既是奇函数,又是减函数,且当0,2πθ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,有2(cos 2sin )(22)0f m f m θθ++-->恒成立,求实数m 的取值范围.【解析】由2(cos 2sin )(22)0f m f m θθ++-->得到2(cos 2sin )(22)f m f m θθ+>---,因为()f x 为奇函数,故有2(cos 2sin )(22)f m f m θθ+>+恒成立,又因为()f x 为R 减函数,从而有2cos 2sin 22m m θθ+<+对0,2πθ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭恒成立,设sin ,(0,1)t t θ=∈,则22210t mt m -++>对于(0,1)t ∈恒成立,再设函数2()221g t t mt m =-++,对称轴为t m =.①当0t m =<时,函数()y g t =在(0,1)t ∈上单调递增,min ()(0)210g t g m ==+≥,即12m ≥-,又10,02m m <∴-≤<; ②当[]0,1t m =∈,即01m ≤≤时, 2min ()()210g t g t m m ==-++>,即2210,1212m m m --<∴-<<+,又[]0,1,01m m ∈∴≤≤;③当1t m =>时,函数()y g t =在(0,1)t ∈上单调递增,min()(1)122120g t g m m ==-++=>恒成立,1m ∴>.综上所述,实数m 的取值范围为12m ≥-. 【点评】此题属于含参数二次函数的轴动区间定的问题,对轴与区间的位置进行分类讨论.对于二次函数在R 上恒成立问题常采用判别式法,而对于二次函数在某一区间上恒成立问题往往转化为求函数在此区间上的最值问题.三、变量分离法若在等式或不等式中出现两个变量,其中一个变量的范围已知,另一个变量的范围为所求,且容易通过恒等变形将两个变量分别置于等号或不等号的两边,则可将恒成立问题转化成函数的最值问题求解.例3 已知函数22(),[1,)x x a f x x x++=∈+∞,若对任意[1,),()0x f x ∈+∞>恒成立,试求实数a 的取值范围.【分析】此题可经过等价转化为在区间[1,)+∞上220x x a ++>恒成立,再将转化后的不等式分离参数得()()g a h x >恒成立,再求得()h x 得最大值max ()h x ,由max ()()g a h x >可得实数a 的取值范围.【解析】在区间[1,)+∞上,()0f x >恒成立220x x a ⇔++>在区间[1,)+∞上恒成立,要使220x x a ++>恒成立,只需222(1)1a x x x >--=-++恒成立,由二次函数的性质可得2(1)13x -++≤,故只需3a >-,故所示实数a 的取值范围为3a >-.例3 已知二次函数2()(,0)f x ax x a R a =+∈≠,若[0,1]x ∈时,总有()1f x ≤,试求实数a 的取值范围.【解析】①当0x =时,有(0)01f =<恒成立;② 当0x ≠时,21ax x +≤,即2211ax x ax x ⎧+≤⎪⎨+≥-⎪⎩,分离参数可得221111()a x x a x x ⎧≤-⎪⎪⎨⎪≥-+⎪⎩,令1,(0,1]t x x =∈, (1,]t ∴∈+∞,即当(1,]t ∈+∞时恒有22,()a t t a t t ⎧≤-⎪⎨≥-+⎪⎩当(1,]t ∈+∞时,22min max ()0,[()]2t t t t -=-+=-, 即02a a ≤⎧⎨≥-⎩,又因为0a ≠,故实数a 的取值范围为[2,0)-. 【点评】将所求变量与其他变量分离开,通过研究式中另外一个变量的已知范围来确定所求变量的范围.若所求变量为a ,则根据()a f x >恒成立max ()a f x ⇔>; ()a f x <恒成立min ()a f x ⇔<.此题一般性解法是利用根的分布对211ax x -≤+≤进行讨论,其解题过程复杂性显而易见,而将参数从恒成立不等式中分离出来,可以避免较为复杂的讨论.例4 已知当x R ∈时,不等式cos254sin a x x +<-+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,另一变量a 的范围即为所求,故可考虑将a 及x 分离.【解析】原不等式等价于4sin cos25x x a +<-,要使上式恒成立,5a-大于4sin cos2x x +的最大值,故上述问题转化成求()4sin cos2f x x x =+的最值问题.224sin cos22sin 4sin 12(sin 1)33,53x x x x x a +=-++=--+≤->,即2a >+,上式等价于22054054(2)a a a a ⎧-≥⎪-≥⎨⎪->-⎩或20540a a -<⎧⎨-≥⎩,解得485a ≤<. 【点评】注意到题目中出现了sin x 及cos2x ,而2cos212sin x x =-,故若把sin x 换元成t ,则可某些含参不等式恒成立问题,我们在解题过程中,可以把不等式进行合理的变形后,将不等式两端的式子分别看作两个函数,且正确作出两个函数的图象,然后通过观察两图象(特别是交点时)的位置关系,列出关于参数的不等式,以达到求解的目的.例5 设[0,4]x ∈ax 恒成立,求a 的取值范围.【解析】设1(4)y x x =-,则2211(2)4(0x y y -+=≥),它表示的是以(2,0)为圆心,2为半径的上半圆(如图所示),设2y ax =,它的几何意义是一条经过原点,斜率为a 的直线,将两者图像画在同一坐标系下,根据不等式(4)x x ax -≥的几何意义,要使得半圆恒在直线l 的上方(包括相交),当且仅当0a ≤时才成立,所以a 的取值范围就是0a ≤.【点评】此题还可以利用变量分离法求解,略解如下:当0x =时,不等式显示恒成立;当(]0,4x ∈时,不等式(4)x x ax -≥恒成立等价于41a x -≥恒成立,令41y x =-,显然函数41y x =-在区间(]0,4上是单调递减函数,故min 4104y =-=,故a 的取值范围就是0a ≤. 例6 当(1,2)x ∈时,不等式2(1)log a x x -<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. 【解析】设212(1),log a y x y x =-=,则1y 的图象为如图所示的抛物线,要使对一切12(1,2),x y y ∈<恒成立,显然1a >,并且必须也只需当2x =时2y 的函数值大于等于1y 的函数值.故log 211a a >⎧⎨>⎩,从而可得12a <≤. 【点评】我国著名数学家华罗庚曾说过:“数缺形时少直观,形少数时难 入微;数形结合百般好,隔离分家万事休”,作为一种数学思想方法,数形结合包括两个方面:第一种情形是“以数解形”,而第二种情形是“以形助数”.本题是数形结合思想中的“形”中觅“数”,“数”上构“形”的充分体现,由表达式结构特征,能让我们了解到用其几何意义去处理.五、构造向量法向量是数形结合的重要工具,对于形式、结构比较复杂的不等式恒成立问题,可以巧妙的构造向量,使数学问题增添新的活力且简单易解.例7 2252510x x x a +-+对于任意的x R ∈恒成立,求实数a 的取值范围.【分析】由题目的结构形式可联想到平面向量,于是令(,5),(55)m x n x ==-,由向量的模之间的关系5m n m n +≥+=,求得实数a 的取值范围.【解析】令2222525105(5)5,(,5),(55)u x x x x x m x n x =+-+=+-+==-,2222(5,25),5,(5)5,5,52510m n m x n x m n u x x x m n +=∴=+=-++=∴=++-+=+5m n ≥+=∴故实数a 的取值范围是5a ≤.【总结】本题还可以根据结构联想到两点间的距离公式,将不等式左边看作函数22222252510(0)(05)(5)(05)y x x x x x =++-+=-+-+-+-,所求问题转化为平面上一个动点(,0)A x 到两定点B C 的距离之和的最小值,易求出点B 关于原点对称的点'(0,B ,显然'5B C =即为所求,故实数a 的取值范围是5a ≤.六、构造函数法根据题目中所给的含参不等式的结构特征,构造适当的函数,并利用函数的性质来求参数的范围.例8 若函数()f x =R ,求实数a 的取值范围. 【分析】该题就转化为被开方数222(1)(1)01a x a x a -+-+≥+在R 上恒成立问题,并且注意对二次项系数的讨论.【解析】依题意,当x R ∈时,222(1)(1)01a x a x a -+-+≥+恒成立, ①当210a -=时,有21010a a ⎧-=⎨+≠⎩,解得1a =,此时222(1)(1)10,11a x a x a a -+-+=≥∴=+ ②当210a -≠时,222102(1)4(1)01a a a a ⎧->⎪⎨∆=---≤⎪+⎩,即有2211090a a a ⎧>⎨-+≤⎩,解得19a <≤; 综上所述,()f x 的定义域为R 时,实数a 的取值范围为[1,9].七、集合思想法集合是高中数学的理论基础,贯穿于整个高中数学的始终,其中所包含的子集思想和补集思想在高中数学解题中应用十分广泛,在不等式恒成立问题中巧妙利用这两种解题思想,能达到意想不到的效果.例9 已知52x a -<时,不等式254x -<恒成立,求实数a 的取值范围. 【分析】若记a x <-25的解集是2,54A x -<的解集是B ,则a x <-25成立时254x -<成立,则应有A B ⊆,根据子集的知识可求得a 的取值范围.【解析】由52x a -<,可得5522a x a -<<+,由254x -<,可得31x -<<-或13x <<.记55(,),(3,1)(1,3)22A a a B =-+=--⋃,则55,3122A B a a ⊆∴-≤-<+≤-或551322a a ≤-<+≤,从而解得102a <≤. 【点评】不等式在集合A 中恒成立等价于集合A 是不等式解集B 的子集,通过研究集合间的关系便可求出参数的取值范围.八、绝对值几何意义法在不等式中,常会遇到含有绝对值的不等式求解问题,处理这类问题的关键在于如何去掉绝对值符号,将问题转化为不含绝对值符号的常规问题来解决,这是解含绝对值不等式问题的一般解法,下面来探求这类问题的另一种解法-----利用实数绝对值的几何意义来求解.例10 x R ∈时,关于x 的不等式13x x a -++>恒成立,求实数a 的取值范围.【分析】由13x x a -++>恒成立,即13x x -++的最小值大于a ,再由绝对值得几何意义知13x x -++的最小值是4,故可求得a 的取值范围. 【解析】13x x a -++>恒成立,即13x x -++的最小值大于a ,又13x x -++表示数轴上点x 到两点1和3-的距离之和,当31x -≤≤时,这个距离和最小且等于4,故实数a 的取值范围是4a <.【点评】对于一些绝对值内为关于x 的一次式的不等式,我们常可以根据绝对值的基本性质,采用等价转化法或零点分段脱去绝对值符号,将问题转化为不含绝对值符号的常规问题来求解,另外也可以根据绝对值的几何意义用数形结合的方法直观、快速、准确地求解这类含有绝对值的不等式.九、三角代换法根据题目的特点,选取恰当的三角代换,能达到化难为易,化繁为简的目的,它是解不等式问题中常用的方法.例11 当(,)P m n 为圆22(1)1x y +-=上任意一点时,不等式0m n c ++≥恒成立,则c 的取值范围是( ).11A c -≤11c ≤≤.1C c ≤.1D c ≥【解析】设cos ,1sin x y θθ==+,则)104x y c c πθ+++++≥恒成立,即)14c πθ≥+-,设())14f πθθ=+-,只要max ()c f θ≥,故得1c . 【点评】三角代换的特点是将原来两个变元,x y 问题转化为关于一个变元θ的问题,通过换元达到减元的目的,在使用三角代换时,一定要注意新变量与原变量间的取值范围是否一致.此题还可以利用数形结合方法求解,略解如下:由0m n c ++≥,可以看作是点(,)P m n 在直线0x y c ++=的右侧,而点(,)P m n 在圆22(1)1x y +-=上,实质相当于是22(1)1x y +-=在直线的右侧并与它相离或相切,01011c c ++>⎧⎪∴∴≥≥.不等式恒成立的题型和解法还有很多,只要我们充分利用所给定的函数的特点和性质,具体问题具体分析,选择恰当、简便的方法,但不管用哪种方法,其核心思想还是等价转化,抓住了这点,才能“以不变应万变”,才能使问题获得顺利解决,只有这样才能真正提高学生分析问题和解决问题的能力,当然这需要我们在实际工作中不断的去领悟、体会和,这样自己的业务能力才能声速得以提高.[文档可能无法思考全面,请浏览后下载,另外祝您生活愉快,工作顺利,万事如意!]。
不等式恒成立问题的几种求解策略(老师用)
常见不等式恒成立问题的几种求解策略不等式恒成立问题是近几年高考以及各种考试中经常出现,它综合考查函数、方程和不等式的主要内容,并且与函数的最值、方程的解和参数的取值范围紧密相连,结合解题教学实践举例说明几种常见不等式恒成立问题的求解策略。
1 变量转换策略例1 已知对于任意的a ∈[-1,1],函数f (x )=ax 2+(2a -4)x +3-a >0 恒成立,求x 的取值范围.解析 本题按常规思路是分a =0时f (x )是一次函数,a ≠0时是二次函数两种情况讨论,不容易求x 的取值范围。
因此,我们不能总是把x 看成是变量,把a 看成常参数,我们可以通过变量转换,把a 看成变量,x 看成常参数,这就转化一次函数问题,问题就变得容易求解。
令g (a )=(x 2+2x -1)a -4x+3在a ∈[-1,1]时,g (a )>0恒成立,则⎩⎨⎧>>-0)1(0)1(g g ,得133133+-<<--x .点评 对于含有两个参数,且已知一参数的取值范围,可以通过变量转换,构造以该参数为自变量的函数,利用函数图象求另一参数的取值范围。
2 零点分布策略例2 已知a ax x x f -++=3)(2,若0)(],2,2[≥-∈x f x 恒成立,求a 的取值范围. 解析 本题可以考虑f (x )的零点分布情况进行分类讨论,分无零点、零点在区间的左侧、零点在区间的右侧三种情况,即Δ≤0或⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≥≥--≤->∆0)2(0)2(220f f a 或⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≥≥-≥->∆0)2(0)2(220f f a ,即a 的取值范围为[-7,2].点评 对于含参数的函数在闭区间上函数值恒大于等于零的问题,可以考虑函数的零点分布情况,要求对应闭区间上函数图象在x 轴的上方或在x 轴上就行了.3 函数最值策略例3 已知a ax x x f -++=3)(2,若2)(],2,2[≥-∈x f x 恒成立,求a 的取值范围.解析 本题可以化归为求函数f (x )在闭区间上的最值问题,只要对于任意2)(],2,2[min ≥-∈x f x .若2)(],2,2[≥-∈x f x 恒成立⇔2)(],2,2[min≥-∈∀x f x ⇔⎪⎩⎪⎨⎧≥-=-=-≤-237)2()(22min a f x f a或⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥--=-=≤-≤-243)2()(2222min a a a f x f a 或⎪⎩⎪⎨⎧≥+==>-27)2()(22min a f x f a , 即a 的取值范围为]222,5[+--.点评 对于含参数的函数在闭区间上函数值恒大于等于或小于等于常数问题,可以求函数最值的方法,只要利用m x f >)(恒成立m x f >⇔m i n )(;m x f <)(恒成立m x f <⇔max )(.本题也可以用零点分布策略求解.4 变量分离策略例4 已知函数|54|)(2--=x x x f ,若在区间]5,1[-上,k kx y 3+=的图象位于函数f (x )的上方,求k 的取值范围.解析 本题等价于一个不等式恒成立问题,即对于543],5,1[2++->+-∈∀x x k kx x 恒成立,式子中有两个变量,可以通过变量分离化归为求函数的最值问题. 对于543],5,1[2++->+-∈∀x x k kx x 恒成立3542+++->⇔x x x k 对于]5,1[-∈∀x 恒成立,令]5,1[,3542-∈+++-=x x x x y ,设]8,2[,3∈=+t t x ,则],8,2[,10)16(∈++-=t t t y 4=∴t 当,即x =1时2max =y , ∴k 的取值范围是k >2.变式 若本题中将k kx y 3+=改为2)3(+=x k y ,其余条件不变,则也可以用变量分离法解.由题意得,对于54)3(],5,1[22++->+-∈∀x x x k x 恒成立22)3(54+++->⇔x x x k 对于]5,1[-∈∀x 恒成立,令]5,1[,)3(5422-∈+++-=x x x x y ,设]8,2[,3∈=+t t x ,则,169)454(1101622+--=-+-=t t ty ]8,2[∈t , 时即当51,454==∴x t ,169max =y , ∴k 的取值范围是k >169.点评 本题通过变量分离,将不等式恒成立问题转化为求函数的最值问题,本题构造的函数求最值对学生来说有些难度,但通过换元后巧妙地转化为“对勾函数”,从而求得最值. 变式题中构造的函数通过换元后转化为“二次函数型”,从而求得最值.本题也可以用零点分布策略和函数最值策略求解. 练习:在∆ABC 中,已知2|)(|,2cos )24(sin sin 4)(2<-++=m B f B BB B f 且π恒成立,求实数m 的范围。
不等式恒成立问题的十种解法
一、判别式法若能把所给不等式转化为某个一元二次不等式,并且该一元二次不等式是对于一切实数x都恒成立,则可优先考虑判别式法.例l 设不等式,对于一切实数x都恒成立,求实数m的取值范围.解:因为所以原不等式可变为:因为该不等式对一切实数x都成立,必有整理得说明:若所给的区间并非一切实数时,切记不能使用判别式法.二、三角换元法通过适当的三角换元,把所给问题转化为含有的形式,再利用正弦函数的有界性来求出它的最值,从而使问题得到解决.例2 已知实数x、y满足时恒成立,则实数d的取值范围是( ))],则y的最大值为,要使x+y+d≥O恒成立,必须有d大于等于y的最大值,即d≥,故选择答案(A).三、分离参数对于含有参数的不等式,若能把所求的参数分离出来,应优先考虑实行参数分离,然后再在不等式的另一边进行其它变换,如使用均值不等式,或通过函数的单调性来求出它的最值,最后再通过参数与这个最值的关系来使问题得到解决.例3 对于任意恒成立,求实数m的取值范围.四、图象法如果所给不等式能够化为一边是我们熟悉的函数,那么我们可以通过它的图象,结合函数的单调性来求出它在所给区间上的最值,从而使问题得到解决.例4 若关于x的不等式对任意x∈[0,1]恒成立,则m的取值范围是( )(A)m≤一3 (B)m≥一3 (C)一3≤m≤0 (D)m≥一4解:考察函数的图象,当x∈[0,1]时,其函数的值域为y∈[一3,0],若使不等式对任意x∈[0,1]恒成立,则m必须小于等于它的最小值3,即m≤一3,故选择答案(A).五、变更主元法主元的选择要因题而异,在有些问题中一旦克服心理定势,标新立异地另选主元,那么问题的解决就会有峰回路转、柳暗花明的效果.例5 对于任意a∈[一l,1],函数的函数值恒为正数,则实数x的取值范围是( ) (A) (B) (C)分析:由a的取值范围恒成立,可采用分类讨论去寻找 x 的的取值范围,但是这是比较麻烦的,再看a 的取值范围已经知道了,变a为主元,x为参数,反其道而行之.六、几何法含有绝对值的不等式,可利用绝对值的几何意义这一直观使问题加以解决.例6 若不等式恒成立,求实数d的取值范围.解:设由绝对值的几何意义可知,d表示数轴上的点到实数l、4所对应两点距离的和,所以d≥3,要使恒成立,必须有a于等于d的最小值,即a≤3.七、均值不等式法运用均值不等式求出所给代数式的最值,然后再用所给的值与这个最值进行比较.例7 (第l1届希望杯试题)设a>b>c,恒成立,则自然数n的最大值为( ) (A)2 (B)3 (C)4 (D)5八、数学归纳法当不等式中含有自然数凡时,应优先考虑用数学归纳法来探求.由上可得:存在最大的自然数m=13.使不意大于等于2的自然数n都恒成立.九、放缩法把所给不等式进行适当的放缩,从而使问题得到解决.对所有的正整数恒成立.十、二项式定理展开法当不等式中含有所给数的凡次方时,可试着考虑使用二项式定理,通过二项式定理的展开式有选择地选取几项进行放缩,从而使问题得到解决.例l0 求证.对于任意大于等于2的自然数不等式恒成立.。
高一不等式恒成立问题3种基本方法
高一不等式恒成立问题3种基本方法文章标题:探讨高一不等式恒成立问题的三种基本方法在高中数学学习中,不等式恒成立问题是一个很常见的题型。
学生们通常需要掌握多种方法来解决这类问题,而这些方法通常可以分为三种基本类型。
本文将会详细介绍这三种基本方法,帮助读者全面理解这一数学概念。
1. 方法一:代数法我们来介绍代数法。
这种方法是在不等式两边进行代数变换,使得不等式变成一个容易解决的形式。
代数法通常包括加减变形、乘除变形以及平方去根等技巧。
以不等式ax+b>0为例,我们可以通过移项得到ax>-b,然后再除以a的正负来确定不等式的方向,从而得到不等式的解集。
代数法在解决不等式恒成立问题中应用广泛,能够快速简便地找到解的范围和规律。
2. 方法二:图像法我们介绍图像法。
图像法是通过绘制不等式所代表函数的图像,来直观地找出不等式恒成立的区间。
对于一元一次不等式ax+b>0,我们可以画出函数y=ax+b的图像,从而通过观察图像的上升或下降趋势来确定不等式的解集。
图像法能够帮助我们更直观地理解不等式的性质和范围,提高我们的思维逻辑和空间想象能力。
3. 方法三:参数法我们介绍参数法。
参数法是通过引入一个或多个参数,将不等式转化为一个有参数的等式问题,进而进行求解。
参数法的典型应用包括辅助角法、二次函数法等。
以不等式ax²+bx+c>0为例,我们可以引入Δ=b²-4ac,然后根据Δ的正负来确定不等式的解集。
参数法在解决不等式问题中能够简化问题的复杂度,将不等式的求解转化为参数的求解,从而提高解题的效率和准确度。
总结回顾通过对以上三种基本方法的介绍,我们可以发现它们各有特点,应用范围和解题思路有所不同。
代数法能够利用代数变形快速求解不等式问题,图像法能够帮助我们直观地理解不等式的性质,而参数法则能够将问题转化为参数的求解,提高解题的效率。
个人观点和理解在实际解题中,我们应该根据具体情况灵活选用这三种方法,结合题目的特点和自身的掌握程度来选择合适的解题方法。
不等式的恒成立问题基本解法9种解法
不等式的恒成立问题基本解法9种解法不等式的恒成立问题基本解法:9种解法导语:在数学中,我们经常会遇到不等式的问题,而不等式的恒成立问题则更加耐人寻味。
不等式的恒成立问题是指对于某个特定的不等式,是否存在一组解使得不等式始终成立。
解决这种问题需要灵活运用数学知识和技巧。
本文将介绍不等式的恒成立问题的基本解法,共包括9种方法。
一、置换法。
这是最简单的一种方法,即将不等式中的变量互相置换,然后观察不等式是否成立。
如果成立,则不等式恒成立。
对于x^2 +y^2 ≥ 0这个不等式,我们可以将x和y置换一下,得到y^2 + x^2 ≥ 0。
由于平方数是非负数,所以不等式始终成立。
二、加法法则。
这种方法是通过在不等式的两边同时加上相同的数来改变不等式的符号。
对于不等式2x + 3 ≥ x + 4,我们可以在两边同时加上-3,得到2x + 3 - 3 ≥ x + 4 - 3,即2x ≥ x + 1。
由于x的取值范围不限制,所以不等式恒成立。
三、减法法则。
与加法法则相似,减法法则是通过在不等式的两边同时减去相同的数来改变不等式的符号。
对于不等式2x + 3 ≥ x + 4,我们可以在两边同时减去x,得到x + 3 ≥ 4。
由于x的取值范围不限制,所以不等式恒成立。
四、乘法法则。
这种方法是通过在不等式的两边同时乘以相同的正数来改变不等式的符号。
对于不等式2x + 3 ≥ x + 4,我们可以在两边同时乘以2,得到4x + 6 ≥ 2x + 8。
由于x的取值范围不限制,所以不等式恒成立。
五、除法法则。
与乘法法则相似,除法法则是通过在不等式的两边同时除以相同的正数来改变不等式的符号。
对于不等式2x + 3 ≥ x + 4,我们可以在两边同时除以2,得到x + 3/2 ≥ 1 + x/2。
由于x的取值范围不限制,所以不等式恒成立。
六、平方法则。
这种方法是通过平方运算来改变不等式的符号。
对于不等式x^2 ≥ 0,我们可以将x^2展开为(x + 0)^2,得到x^2 + 0 ≥ 0。
函数不等式恒成立问题解法
函数不等式恒成立问题解法函数和不等式是数学中的重要概念和工具,有着广泛的应用。
在解决函数和不等式恒成立的问题时,通常可以采用以下一些基本的解法。
一、函数恒成立问题的解法:1.分析函数的定义域和值域:函数的定义域是所有满足函数定义的输入值的集合,值域则是函数的所有可能输出值的集合。
通过分析函数的定义域和值域,可以判断函数在一些特定范围内是否恒成立。
2.化简和变形:有时候可以通过对函数进行化简和变形来更方便地判断函数的恒成立性。
例如,对于分式函数,可以尝试化简分式,然后观察化简后的形式是否恒成立。
对于多项式函数,可以通过因式分解或配方法进行化简和变形。
3.列出函数的性质和特点:函数有很多性质和特点,例如奇偶性、周期性、增减性等。
通过分析函数的性质和特点,可以判断函数在一些特定条件下是否恒成立。
4.利用函数的图像和性质:通过绘制函数的图像,可以帮助我们直观地理解函数的性质和变化趋势。
对于一些特殊类型的函数,如三角函数和指数函数,可以利用函数的图像和性质来判断函数是否恒成立。
二、不等式恒成立问题的解法:1.利用性质和等价变形:不等式有一些基本性质和等价变形,如加减性、乘除性、取反性、平方性等。
通过利用这些性质和等价变形,可以将原不等式转化为等价的不等式,然后判断等价不等式的恒成立性。
2.化简和变形:和函数恒成立问题类似,有时候可以通过对不等式进行化简和变形来更方便地判断不等式的恒成立性。
例如,可以合并同类项、化简分式、配方等。
3.列出不等式的性质和特点:不等式也有一些性质和特点,如单调性、对称性、周期性等。
通过分析不等式的性质和特点,可以判断不等式在一些特定条件下是否恒成立。
4.利用数轴和区间:对于一元不等式,可以利用数轴和区间的表示法来帮助我们理解和解决不等式。
可以将不等式中的变量表示在数轴上,并根据不等式的性质和条件,确定变量可取的范围和解集。
以上是一些常见的解决函数和不等式恒成立问题的基本方法和思路。
函数、不等式恒成立问题解法(老师用)
函数、不等式恒成立问题解法(老师用)恒成立问题的基本类型:类型1:设)0()(2≠++=a c bx ax x f ,(1)R x x f ∈>在0)(上恒成立00<∆>⇔且a ;(2)R x x f ∈<在0)(上恒成立00<∆<⇔且a 。
类型2:设)0()(2≠++=a c bx ax x f(1)当0>a 时,],[0)(βα∈>x x f 在上恒成立⎪⎩⎪⎨⎧>>-⎪⎩⎪⎨⎧<∆≤-≤⎪⎩⎪⎨⎧><-⇔0)(2020)(2βββαααf aba b f a b 或或, ],[0)(βα∈<x x f 在上恒成立⎩⎨⎧<<⇔0)(0)(βαf f (2)当0<a 时,],[0)(βα∈>x x f 在上恒成立⎩⎨⎧>>⇔0)(0)(βαf f],[0)(βα∈<x x f 在上恒成立⎪⎩⎪⎨⎧<>-⎪⎩⎪⎨⎧<∆≤-≤⎪⎩⎪⎨⎧><-⇔0)(2020)(2βββαααf a bab f a b 或或 类型3:αα>⇔∈>min )()(x f I x x f 恒成立对一切αα>⇔∈<max )()(x f I x x f 恒成立对一切。
类型4:)()()()()()()(max min I x x g x f x g x f I x x g x f ∈>⇔∈>的图象的上方或的图象在恒成立对一切 恒成一、用一次函数的性质对于一次函数],[,)(n m x b kx x f ∈+=有:⎩⎨⎧<<⇔<⎩⎨⎧>>⇔>0)(0)(0)(,0)(0)(0)(n f m f x f n f m f x f 恒成立恒成立 例1:若不等式)1(122->-x m x 对满足22≤≤-m 的所有m 都成立,求x 的范围。
高中数学核心考点:解不等式恒成立问题10种方法
函数中“恒成立”问题求解对策十种本文对此类问题的解题技巧,仅介绍几种常用的方法,供学习参考。
一. 利用函数思想例 1.已知,当时,f(a)恒为正数,求a的取值范围。
分析:从表面结构看f(a)是一个以为变量的二次函数,而实质是变量x的一次函数,因此可构造x的一次函数求解。
解:原式变形为因为在区间上恒正,所以,即且解得二. 分离参数法例 2.设,如果对满足的x,y,不等式恒成立,求r的取值范围。
解:令因为,故不妨设,代入得上式对内的一切都成立,故对上述区间内的的最小值也成立因为所以所以当时等号成立(因为,所以)所以的最小值是所以三. 判别式法例 3.已知函数在其定义域内恒为非负,求方程的根的取值范围。
解:因为f(x)恒为非负,则解得,方程化为当时,则所以所以当时,则所以所以方程的根的取值范围是四. 利用函数的单调性例4.已知不等式,对一切大于1的自然数n 恒成立,试确定参数a的取值范围。
分析:显然,只需令函数的最小值不小于即可。
解:设因为所以f(n)是增函数,所以,且时,要使对一切大于1的自然数n恒成立必须有所以因为所以解得即a的取值范围是五. (1)利用一元不等式在区间上恒成立的充要条件例5.已知(其中a为正常数),若当x在区间[1,2]内任意取值时,P的值恒为正,求b的取值范围。
解:P变形为设因此,原题变为当t在区间[0,1]内任意取值时,f(t)恒为正,求b的取值范围。
由充要条件,当(1)或(2)时恒为正解(1)得解(2)得故,当时,当(2)利用一元二次不等式在区间上恒成立的充要条件。
例6.已知定义在R上的函数f(x)为奇函数,且在上是增函数,对任意实数,问是否存在这样的实数m,使得对所有的都成立?若存在,求出m的取值范围;若不存在,请说明理由。
解:因为f(x)为奇函数,且在上是增函数所以f(x)在上为增函数,且由,得,即,由此原不等式可化为于是问题可化为:当时,不等式是否成立。
依充要条件有:(1)或(2)或(3)解(1)得解(2)得实数m不存在解(3)得综上,当时,使得不等式对所有的都成立。
不等式恒成立问题3种基本方法
不等式恒成立问题3种基本方法不等式恒成立问题是指在数学中有特定条件下,当不等式满足某些条件时,就能证明不等式恒成立。
一般来说,要证明不等式恒成立,都是采用一定的技巧和方法,其中,最常用的三种方法包括把不等式化简为等式、归纳法或组合法以及图解法。
1.不等式化简为等式最常用的一种方法是将不等式化简为等式,这种方法最为直观,也是最容易的方法,也就是利用数学语言,利用数学公式将不等式化为等式,然后利用数学推论让等式恒成立。
例1:y+2除以3大于9,则y大于17令y+2=3x得3x除以3大于9化简得 x大于9代入y+2=3x,y大于17所以y+2除以3大于9时,y大于17。
2.纳法或组合法归纳法或组合法是比较常用的一种方法,也称为反演法。
特别是在分析比较复杂的不等式时,往往可以借助这种方法。
归纳法或组合法的步骤是:1首先分析不等式的全部特性,然后根据不等式的特性进行分析,把这些特性分为若干步,每步解决一个特殊问题;2)然后利用反演法,逐步推出最后的结论。
例 2:y>8,则9-y<1第一步: y>8明 y>8成立的第二步:y>8带入y-8>0,即可推出y-8的值大于0第三步:y-8>0带入9-y<1,即可推出9-y的值小于1第四步:以上四步推出,若y>8,则9-y<13.解法图解法是把问题的定义,公式,结果等用图示表示出来,从而把问题用图形化的方式来分析。
例 3:|x-2|≤3,则-1≤x≤5由于|x-2|≤3,即x-2≤3 x-2≥-3,因此可以把上述问题用图形化的方式来分析,即x-2=3时表示x-2≤3,x-2=-3时表示x-2≥-3,两条线在x=5和x=-1的位置相交,由此可以推出-1≤x≤5。
通过以上三种方法可以解决许多不等式恒成立的问题,它们各有优缺点,需要在实际操作中根据不等式本身的特点来选择最合适的方法,以达到最好的解决效果。
但是,无论如何,从本质上来讲,学习和掌握数学,尤其是求解不等式恒成立问题,关键在于不断积累知识,勤加练习,加强技巧。
求解不等式恒成立问题的三种途径
考点透视不等式恒成立问题的常见命题形式有:(1)证明某个不等式恒成立;(2)根据恒成立的不等式求参数的取值范围.求解不等式恒成立问题的常用思路有:构造函数、分离参数、数形结合等.对于不同的不等式,往往需采用不同的途径进行求解.下面结合实例来进行探究.一、构造函数在求解不等式恒成立问题时,我们可先将不等式左右两边的式子移项、变形;然后将不等式构造成函数式,将问题转化为函数最值问题,通过研究函数的单调性,求得函数的最值,来证明不等式恒成立.在求函数的最值时,可根据函数单调性的定义,或导函数与函数单调性之间的关系来判断函数的单调性;也可以利用简单基本函数的单调性来求得函数的最大、最小值,建立使不等式恒成立的式子,即可解题.例1.求证:当x >-1时,1-1x +1≤ln ()x +1≤x 恒成立.证明:设f ()x =ln ()x +1-x ,求导可得f ′()x =1x +1-1=-x x +1,因为当-1<x <0时,f ′()x >0,当x >0时,f ′()x <0,所以函数f ()x 在()-1,0上单调递增,在()0,+∞上单调递减,即f ()x ≤f ()0=0,故f ()x =ln ()x +1-x ≤0,即ln ()x +1≤x .令g ()x =ln ()x +1+1x +1-1,则g ′()x =1x +1-1()x +12=x ()x +12,因为当-1<x <0时,g ′()x <0,当x >0时,g ′()x >0,所以函数g ()x 在()-1,0上单调递减,在()0,+∞上单调递增,可知g ()x ≥g ()0=0,故ln ()x +1+1x +1-1≥0,ln ()x +1≥1-1x +1,综上可知,当x >-1时,不等式1-1x +1≤ln ()x +1≤x 恒成立.要证明目标不等式恒成立,需分两步进行,先证明ln ()x +1≤x ,再证明ln ()x +1≥1-1x +1.在证明这两个不等式时,都需要先将不等式左右两边的式子作差、移项,构造出新函数f ()x =ln ()x +1-x 、g ()x =ln ()x +1+1x +1-1;然后对函数求导,分析导函数与0之间的大小关系,判断出函数的单调性,进而求得函数的极值,从而得出f ()x min =0、g ()x max =0,即可证明f ()x ≤0、g ()x ≥0.例2.设函数f ()x =e x ln x +2e x -1x,曲线y =f ()x 在点()1,f ()1处的切线方程为y =e ()x -1+2,证明:不等式f ()x >1恒成立.证明:由f ()x >1可得x ln x >xe -x -2e,令g ()x =x ln x ,可得g ′()x =ln x +1,∵当x ∈æèöø0,1e 时,g ′()x <0;当x ∈æèöø1e ,+∞时,g ′()x >0,∴函数g ()x 在æèöø0,1e 上单调递减,在æèöø1e ,+∞上单调递增,∴g ()x ≥g æèöø1e =-1e ,令h ()x =xe -x -2e,则h ′()x =e -x ()1-x ,∵当x ∈()0,1时,h ′()x >0;当x ∈()1,+∞时,h ′()x <0,∴函数h ()x 在()0,1上单调递增,在()1,+∞上单调递减,∴h ()x ≤h ()1=-1e,∴当x >0时,g ()x >h ()x ,即不等式f ()x >1成立.由于不等式x ln x >xe -x -2e左右两侧的式子分别含有对数式、指数式,于是分别令g ()x =x ln x 、h ()x =xe -x -2e,那么只要证明g ()x min >h ()x max ,即可证明不等式恒成立.利用导数法求出函数g ()x 、h ()x 在定义域内的最值,即可证明不等式成立.在构造函数时,要注意观察不等式的结构特点,将其进行合理的变形,以便构造出合适的函数模型,从而顺利证明不等式.二、分离参数对于含参不等式恒成立问题,我们通常要采用分离参数法,将不等式中的参数、变量分离,即使不等式一侧的式子中含有参数、另一侧的式子中含有变量,得到形如a ≥f ()x 、a ≤f ()x 的不等式.探讨函数f ()x 在定义域内的最值与参数a 的大小关系,即可求得问赵瑛琦37考点透视题的答案.例3.已知函数f ()x =ln 2()1+x -x 21+x.(1)求函数f ()x 的单调区间;(2)若对于任意n ∈N ∗,不等式æèöø1+1n n +a≤e 恒成立,求参数a 的最大值.解:(1)函数f ()x 的单调递增区间为()-1,0,单调递减区间为()0,+∞;(过程略)(2)不等式æèöø1+1n n +a≤e 等价于()n +a ln æèöø1+1n ≤1,因为1+1n ≥1,所以a ≤1ln æèöø1+1n -n,设g ()x =1ln ()1+x -1x ,x ∈(]0,1,则g ′()x =-1()1+x ln 2()1+x +1x 2=()1+x ln 2()1+x -x 2x 2()1+x ln 2()1+x ,由(1)可得ln 2()1+x -x 21+x≤0,即()1+x ln 2()1+x -x 2≤0,故当x ∈(]0,1时,g ′()x ≤0,函数g ()x 单调递减,即g ()x 在(]0,1上的最小值为g ()1=1ln 2-1,故a 的最大值为1ln 2-1.由于参数a 为指数,所以考虑对不等式左右两边的式子取对数,以将参数分离,得到a ≤1ln æèöø1+1n -n .只要求得1ln æèöø1+1n -n的最小值,即可求得a 的最大值.于是构造函数g ()x =1ln ()1+x -1x ,利用导数法求得函数的最小值,即可解题.在分离参数时,可通过移项、取对数、取倒数等方式,使参数与变量分离.例4.已知函数f ()x =-x ln x +a ()x +1,若f ()x ≤2a 在[)2,+∞上恒成立,求实数a 的取值范围.解:当x ≥2时,由f ()x ≤2a 可得a ≤x ln xx -1,令g ()x =x ln x x -1,x ≥2,∴g ′()x =ln x -x +1()x -12,令h ()x =ln x -x +1,x ≥2,∴h ′()x =1x-1,∵当x ≥2时,h ′()x <0,函数h ()x 单调递减,∴h ()x ≤h ()2=ln 2+1>0,∴g ′()x >0,函数g ()x 在[)2,+∞上单调递增,∴g ()x ≥g ()2=2ln 2,∴a ≤g ()x min =g ()2=2ln 2,∴实数a 的取值范围为(]-∞,2ln 2.先将不等式变形,使参数a 单独在不等式的左边,得到不等式a ≤x ln xx -1;然后在定义域[)2,+∞内求不含参函数式的最小值,即可求得参数a 的取值范围.三、数形结合有时不等式中的代数式可用几何图形表示出来,如y =kx 表示的是一条直线;y =a x 、y =x a 表示的是两条曲线;x 2+y 2=1表示的是一个圆,此时就可以采用数形结合法,根据代数式的几何意义画出图形,通过分析图形中曲线、直线之间的位置关系,研究图形的性质,来证明不等式成立.例5.若不等式e x ≥kx 对任意x 恒成立,则实数k 的取值范围为_____.解:设过原点的直线与y =e x相切于点()x 0,ex 0,∵y ′=e x,∴由几何导数的意义可知切线的斜率为k =e x,∴切线的方程为y -e x 0=e x 0()x -x 0,∵切线经过点()0,0,可得x 0=1,∴切线的斜率k =e .由图可知,要使等式e x ≥kx 恒成立,需使y =e x的图象始终在直线y =kx 的上方,∴0≤k ≤e .根据不等式两侧式子的几何意义画出图形,即可将不等式问题看作函数y =e x 和直线y =kx 的位置关系问题.结合图形讨论函数y =e x 和直线y =kx 的位置关系,并根据导函数的几何意义求得切线的方程,即可得到关于参数的新不等式.运用数形结合法解题,需密切关注直线、曲线之间的临界情形,如相切、相交的情形,从而确定参数的临界值.可见,解答不等式恒成立问题,需注意以下几点:(1)仔细观察不等式的结构特点,并将其进行合理的变形,如作差、移项、分离参数;(2)合理构造函数模型,将问题转化为函数最值问题,以便利用导数法、函数的单调性求得最值;(3)灵活运用数形结合思想,以直观、便捷的方式来解题.(作者单位:江苏省泗洪姜堰高级中学)38。
不等式的恒成立问题基本解法9种解法
不等式的恒成立问题基本解法9种解法在解决不等式的恒成立问题时,有多种基本解法可以选择,每种解法都有其独特的特点和适用场景。
在本文中,我们将深入探讨不等式的恒成立问题,并从不同的角度提出9种基本解法,帮助读者更全面、深入地理解这一主题。
1. 直接法直接法是解决不等式的恒成立问题最直接的方法。
通过对不等式的特定性质和条件进行分析,直接得出不等式恒成立的结论。
这种方法通常适用于简单的不等式,能够快速得到结果。
2. 间接法间接法是一种通过反证法或对立法解决不等式的恒成立问题的方法。
当直接法无法直接得出结论时,可以尝试使用间接法来推导不等式的恒成立条件。
这种方法通常适用于较为复杂的不等式,可以通过推翻假设得到结论。
3. 分类讨论法分类讨论法是一种将不等式的条件分为多种情况进行分析的方法。
通过将不同情况进行分类讨论,找出每种情况下不等式的恒成立条件,从而得出综合结论。
这种方法适用于不等式条件较为复杂的情况,能够全面考虑不同情况下的特殊性。
4. 代入法代入法是一种通过代入特定的数值进行验证的方法。
通过选择合适的数值代入不等式中,可以验证不等式在特定条件下是否恒成立。
这种方法通常适用于验证不等式的特定性质或条件。
5. 齐次化法齐次化法是一种将不等式中的不定因子统一化的方法。
通过将不等式中的不定因子进行统一化,可以简化不等式的表达形式,从而更容易得出不等式的恒成立条件。
这种方法通常适用于不等式较为复杂的情况,能够简化问题的复杂度。
6. 几何法几何法是一种通过几何形象进行分析的方法。
通过将不等式转化为几何图形,可以直观地理解不等式的恒成立条件。
这种方法通常适用于具有几何意义的不等式问题,能够通过几何图形进行直观分析。
7. 递推法递推法是一种通过递归关系进行推导的方法。
通过建立递推关系,可以得出不等式的递推解,从而得出恒成立条件。
这种方法通常适用于递推关系较为明显的不等式问题,能够通过递推求解不等式问题。
8. 极限法极限法是一种通过极限的性质进行分析的方法。
不等式恒成立问题的解法
数学解题绝招
13
解:(1) b>1时,对x ∈(0,1],|f(x)|≤1 对
-1≤ax-bx2≤1
bx2-1≤ ax ≤1+bx2 bx - x ≤ a ≤ x +bx ∵ x ∈(0,1], b>1 , 1 ≥2 (x= 1 时取等号 ) ∴ bx+ x b b 1 又 bx - x 在(0,1]上递增 上递增
的值所组成的集合A; (1)求实数 a 的值所组成的集合 ; )
1 试问: (2)设关于 的方程 )设关于x 的方程f(x)= x 的两根为x1、x2,试问:是否存 对任意a 在实数m, 在实数 ,使得不等式 m2 + t m + 1≥| x1 - x2| 对任意 ∈A 的取值范围;若不存在, 及t∈[-1,1] 恒成立?若存在,求出m的取值范围;若不存在, , 恒成立?若存在,
(*)式恒成立 式恒成立, 解:(1)当1-m=0即m=1时, (*)式恒成立, 故m=1适合(*) ; 当 (*)式在 时恒成立的充 当1-m>0时,即m<1 ,(*)式在x [-2,2]时恒成立的充 要条件为: 要条件为: △=(m-1)2-12(I-m)<0 , 解得: 解得
∈
(*)式在 时恒成立的充 当1-m<0时,即m>1, (*)式在x [-2,2]时恒成立的充 要条件为: 要条件为: (1-m)•(-2)2+(m-1)•(-2)+ 3 >0 解得: 解得 综上可知: 综上可知
请说明理由。 请说明理由。
数学解题绝招 17
又 令1+2t=m(m > 1),则 ( ) f(m)=
2
m 4m 4 = = 1+ (m−1)2 m2 − 2m+ 5 (m + 5 ) − 2 m 2
不等式恒成立问题的解题策略
线 恒在 直 线上 方 时 . 只 有 3 (轴 )< < 即 - ' 0ke ( 切) 相 时不 等 式成 立 。 得 0k e 故 < <.
评 注 当原 函 数 的 图 象 较 难 作 出 时 , 要 对 函数 进 行 等价 变形 . 到 易 作 出不 等 直
式 两边 的两 个 函数 图象 为 止.
在 数 学 问 题 中 经 常 碰 到 有 关 恒 成 立
别 位 于 不 等 式的 两边 . 其 转 化 为 最值 问 将
问题 . 决这类 问题的方法尽管很 多, 解 但 都离 不 开 一些 基 本 的数 学 思 想 , 化 归 思 如 想、 函数 方 程 思想 、 形 结 合 思 想 等 等 , 数 下 面 举 例 介 绍 解 决 这 类 问题 的 几种 常 用 解
价点 蛾时 f 1 设 ) ) 于 ,\ / n : 当≥ < mi. 0 , :
x e* - eX
一
在 处 理某 些 不 等 式 恒成 立 问 题 时 , 适
当 地 变 更 主 元 . 换 主 元 变 量 与 参 数 的 交
在 有 到 所 以F( 在 ( ,) 递 减 , , ) 0 1 单调 蝾 璐
策 略2 ( 值 法— — 分 离 变 量 ) 离 最 分
变量 就是 通 过 恒 等 变初 步 估 计 出 参数 的取 值 范 围 ( 小 缩
要 充 分 利 用 不 等 式 ( 形 结 合 ) 函数 的 数 及
性质 、 式( 公 最值 ) 知识 进 行解 题 . 等
评 注 利 用 分离 变 量 求 最 值 .往 往 可
以 避免 分 类 讨 论.
 ̄f a (2 一 ) ( 1 , 式 为 关 -() 一 x 1 + 一 )此
八种解法解决不等式恒成立问题
八种解法解决不等式恒成立问题1最值法例1.已知函数)0(ln )(44>-+=x c bx x ax x f 在1=x 处取得极值c --3,其中c b a ,,为常数.(I )试确定b a ,的值;(II )讨论函数)(x f 的单调区间;(III )若对于任意0>x ,不等式22)(c x f -≥恒成立,求c 的取值范围.分析:不等式22)(c x f -≥恒成立,可以转化为2min 2)(c x f -≥解:(I )(过程略)3,12-==b a .(II )(过程略)函数)(x f 的单调减区间为)1,0(,函数)(x f 的单调增区间为),1(+∞. (III )由(II )可知,函数)(x f 在1=x 处取得极小值c f --=3)1(,此极小值也是最小值.要使22)(c x f -≥(0>x )恒成立,只需223c c -≥--,解得23≥c 或1-≤c . 所以c 的取值范围为),23[]1,(+∞⋃--∞.评注:最值法是我们这里最常用的方法.a x f ≥)(恒成立a x f ≥⇔)(min ;a x f ≤)(恒成立a x f ≤⇔)(max .2分离参数法例2.已知函数x x x x f +-+=1)1(ln )(22(I )求函数)(x f 的单调区间;(II )若不等式e n a n ≤++)11(对于任意*∈N n 都成立(其中e 是自然对数的底数),求a 的最大值.分析:对于(II )不等式e na n ≤++)11(中只有指数含有a ,故可以将函数进行分离考虑. 解:(I )(过程略)函数)(x f 的单调增区间为)0,1(-,)(x f 的单调减区间为),0(+∞(II )不等式e n a n ≤++)11(等价于不等式1)11ln()(≤++n a n ,由于111>+n ,知1)11ln()(≤++na n n n a -+≤⇔)11ln(1;设x x x g 1)1ln(1)(-+= ]1,0(∈x ,则221)1(ln )1(1)(x x x x g +++-=')1(ln )1()1(ln )1(2222x x x x x x ++-++=. 由(I )知,01)1(ln 22≤+-+x x x ,即0)1(ln )1(22≤-++x x x ;于是,0)(<'x g ]1,0(∈x ,即)(x g 在区间]1,0(上为减函数.故)(x g 在]1,0(上的最小值为12ln 1)1(-=g . 所以a 的最大值为12ln 1-. 评注:不等式恒成立问题中,常常先将所求参数从不等式中分离出来,即:使参数和主元分别位于不等式的左右两边,然后再巧妙构造函数,最后化归为最值法求解.3 数形结合法例3.已知当]2,1(∈x 时,不等式x x a log )1(2≤-恒成立,则实数a 的取值范围是___.直角坐标系内作出函数2)1()(-=x x f x x g a log )(=在]2,1(∈x 观、简捷求解.解:在同一平面直角坐标系内作出函数2)1()(-=x x f 与函数x x g a log )(=在(∈x 图象(如右),从图象中容易知道:当0<a )(x g 上方,不合题意;当1>a 且]2,1(∈x 或部分点重合,就必须满足12log ≥a ,即21≤<a .故所求的a 的取值范围为]2,1(.评注:对不等式两边巧妙构造函数,数形结合,直观形象,是解决不等式恒成立问题的一种快捷方法. 4 变更主元法例4.对于满足不等式11≤≤-a 的一切实数a ,函数)24()4(2a x a x y -+-+=的值恒大于0,则实数x 的取值范围是___.分析:若审题不清,按习惯以x 为主元,则求解将非常烦琐.应该注意到:函数值大于0对一定取值范围的谁恒成立,则谁就是主元.解:设)44()2()(2+-+-=x x a x a f ,]1,1[+-∈a ,则原问题转化为0)(>a f 恒成立的问题. 故应该有⎩⎨⎧>>-0)1(0)1(f f ,解得1<x 或3>x . 所以实数x 的取值范围是),3()1,(+∞⋃-∞.评注:在某些特定的条件下,若能变更主元,转换思考问题的角度,不仅可以避免分类讨论,而且可以轻松解决恒成立问题.5 特殊化法例5.设0a 是常数,且1123---=n n n a a (*∈N n ).(I )证明:对于任意1≥n ,012)1(]2)1(3[51a a n n n n n n ⋅-+⋅-+=-. (II )假设对于任意1≥n 有1->n n a a ,求0a 的取值范围.分析:常规思路:由已知的递推关系式求出通项公式,再根据对于任意1≥n 有1->n n a a 求出0a 的取值范围,思路很自然,但计算量大.可以用特殊值探路,确定目标,再作相应的证明.解:(I )递推式可以化归为31)3(32311+-=--n n nn a a ,]51)3[(3251311--=---n n n n a a ,所以数列}513{-n n a 是等比数列,可以求得对于任意1≥n ,012)1(]2)1(3[51a a n n n n n n ⋅-+⋅-+=-. (II )假设对于任意1≥n 有1->n n a a ,取2,1=n 就有⎩⎨⎧>=->-=-0603101201a a a a a a 解得3100<<a ; 下面只要证明当3100<<a 时,就有对任意*∈N n 有01>--n n a a 由通项公式得011111215)1(2)1(332)(5a a a n n n n n n n ⋅⋅⋅-+⋅-⋅+⋅=------当12-=k n (*∈N k )时,02523322152332)(511101111=⋅-⋅+⋅>⋅⋅-⋅+⋅=--------n n n n n n n n a a a当k n 2=(*∈N k )时,023*********)(51101111=⋅-⋅>⋅⋅+⋅-⋅=-------n n n n n n n a a a ,可见总有1->n n a a . 故0a 的取值范围是)31,0(评注:特殊化思想不仅可以有效解答选择题,而且是解决恒成立问题的一种重要方法. 6分段讨论法例6.已知2)(--=a x x x f ,若当[]0,1x ∈时,恒有()f x <0,求实数a 的取值范围. 解:(i )当0x =时,显然()f x <0成立,此时,a R ∈(ii )当(]0,1x ∈时,由()f x <0,可得2x x -<a <2+x x , 令 (](]22(),(0,1);()(0,1)g x x x h x x x x x=-∈=+∈ 则221)(xx g +='>0,∴()g x 是单调递增,可知[]max ()(1)1g x g ==- 221)(xx h -='<0,∴()h x 是单调递减,可知[]min ()(1)3h x h == 此时a 的范围是(—1,3)综合i 、ii 得:a 的范围是(—1,3) .例7.若不等式032>+-ax x 对于]21,21[-∈x 恒成立,求a 的取值范围. 解:(只考虑与本案有关的一种方法)解:对x 进行分段讨论,当0=x 时,不等式恒成立,所以,此时R a ∈; 当]21,0(∈x 时,不等式就化为x x a 3+<,此时x x 3+的最小值为213,所以213<a ; 当)0,21[-∈x 时,不等式就化为x x a 3+>,此时x x 3+的最大值为213-,所以213->a ; 由于对上面x 的三个范围要求同时满足,则所求的a 的范围应该是上三个a 的范围的交集即区间)213,213(- 说明:这里对变量x 进行分段来处理,那么所求的a 对三段的x 要同时成立,所以,用求交集的结果就是所求的结果.评注:当不等式中左右两边的函数具有某些不确定的因素时,应该用分类或分段讨论方法来处理,分类(分段)讨论可使原问题中的不确定因素变化成为确定因素,为问题解决提供新的条件;但是最后综合时要注意搞清楚各段的结果应该是并集还是别的关系.7单调性法例8.若定义在),0(+∞的函数)(x f 满足)()()(xy f y f x f =+,且1>x 时不等式0)(<x f 成立,若不等式)()()(22a f xy f y x f +≤+对于任意),0(,+∞∈y x 恒成立,则实数a 的取值范围是___.解:设210x x <<,则112>x x ,有0)(12<x x f .这样,0)()()()()()()()(121112111212<=-+=-⋅=-x x f x f x f x x f x f x x x f x f x f ,则)()(12x f x f <,函数)(x f 在),0(+∞为减函数. 因此)()()(22a f xy f y x f +≤+⇔)()(22xy a f y x f ≤+⇔xy a y x ≥+22xy y x a 22+≤⇔;而2222=≥+xy xyxy y x (当且仅当y x =时取等号),又0>a ,所以a 的取值范围是]2,0(.评注:当不等式两边为同一函数在相同区间内的两个函数值时,可以巧妙利用此函数的单调性,把函数值大小关系化归为自变量的大小关系,则问题可以迎刃而解.8判别式法例9.若不等式012>++ax ax 对于任意R x ∈恒成立.则实数a 的取值范围是___. 分析:此不等式是否为一元二次不等式,应该先进行分类讨论;一元二次不等式任意R x ∈恒成立,可以选择判别式法.解:当0=a 时,不等式化为01>,显然对一切实数恒成立; 当0≠a 时,要使不等式012>++ax ax 一切实数恒成立,须有⎩⎨⎧<-=∆>0402a a a ,解得40<<a .综上可知,所求的实数a 的取值范围是)4,0[.不等式恒成立问题求解策略一般做法就是上面几种,这些做法是通法,对于具体问题要具体分析,要因题而异,如下例.例10.关于x 的不等式ax xx x ≥-++232525在]12,1[∈x 上恒成立,求 实数a 的取值范围.通法解:用变量与参数分离的方法,然后对变量进行分段处理;∵]12,1[∈x ,∴不等式可以化为a x x x x ≥-++5252;下面只要求x x xx x f 525)(2-++=在]12,1[∈x 时的最小值即可,分段处理如下.当]5,1[∈x 时,x x x x f 256)(2++-=,223225622562)(x x x x x x f -+-=-+-=',再令2562)(231-+-=x x x f ,0126)(21=+-='x x x f ,它的根为2,0;所以在区间)2,1[上有0)(1>'x f ,)(x f 递增,在区间]5,2(上有0)(1<'x f ,)(x f 递减,则就有2562)(231-+-=x x x f 在]5,1[∈x 的最大值是017)2(1<-=f ,这样就有0)(<'x f ,即)(x f 在区间]5,1[是递减.同理可以证明)(x f 在区间]12,5[是递增;所以,x x xx x f 525)(2-++=在]12,1[∈x 时的最小值为10)5(=f ,即10≤a . 技巧解:由于]12,1[∈x ,所以,25225≥+xx ,052≥-x x 两个等号成立都是在5=x 时;从而有10525)(2≥-++=x x x x x f (5=x 时取等号),即10≤a . 评注:技巧解远比通法解来得简单、省力、省时但需要扎实的数学基本功.。
解析不等式恒成立问题
解析不等式恒成立问题
一、更换主元法
在解决不等式恒成立问题时,一种最重要的思想方法就是构造适当的函数,利用函数的图象和性质解决问题,同时注意在一个含多个变量的数学问题中,需要确定合适的变量和参数,从而揭示函数关系,使问题更加明朗化,一般地,已知存在范围的量为变量,而待求范围的量为参数.
二、分离参数法
当不等式中的参数(或关于参数的代数式)能够与其它变量完全
分离出来,且分离后不等式另一边的函数(或代数式)的最值可求时,常用分离参数法.
三、数形结合
如果不等式中涉及的函数、代数式对应的图象、图形较易画出时,可通过图象、图形的位置关系建立不等式求得参数范围.
四、最值法
当不等式一边的函数(或代数式)的最值较易求出时,可直接求出这个最值(最值可能含有参数),然后建立关于参数的不等式求解.
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数学不等式的恒成立问题的解决方法
数学不等式的恒成立问题的解决方法下面和小编一起来看看高中数学不等式的恒成立问题的解决方法。
1、分离参数法在不等式中求含参数范围过程中,当不等式中的参数(或关于参数的代数式)能够与其它变量完全分离出来并,且分离后不等式其中一边的函数(或代数式)的最值或范围可求时,常用分离参数法.例1已知函数(为常数)是实数集上的奇函数,函数在区间上是减函数. (Ⅰ)若对(Ⅰ)中的任意实数都有在上恒成立,求实数的取值范围. 解析:由题意知,函数在区间上是减函数. 在上恒成立注:此类问题可把要求的参变量分离出来,单独放在不等式的一侧,将另一侧看成新函数,于是将问题转化成新函数的最值问题:若对于取值范围内的任一个数都有恒成立,则;若对于取值范围内的任一个数都有恒成立,则.2、数形结合法如果不等式中涉及的函数、代数式对应的图象、图形较易画出时,可通过图象、图形的位置关系建立不等式求得参数范围.例3 已知函数若不等式恒成立,则实数的取值范围是 .解:在同一个平面直角坐标系中分别作出函数及的图象,由于不等式恒成立,所以函数的图象应总在函数的图象下方,因此,当时,所以故的取值范围是注:解决不等式问题经常要结合函数的图象,根据不等式中量的特点,选择适当的两个函数,利用函数图像的上、下位置关系来确定参数的范围.利用数形结合解决不等式问题关键是构造函数,准确做出函数的图象.如:不等式,在时恒成立,求的取值范围.此不等式为超越不等式,求解时一般使用数形结合法,设然后在同一坐标系下准确做出这两个函数的图象,借助图象观察便可求解.3、最值法当不等式一边的函数(或代数式)的最值较易求出时,可直接求出这个最值(最值可能含有参数),然后建立关于参数的不等式求解.例4 已知函数(Ⅰ)当时,求的单调区间;(Ⅱ)若时,不等式恒成立,求实数的取值范围. 解(Ⅱ)当时,不等式即恒成立.由于,,亦即,所以.令,则,由得.且当时,;当时,,即在上单调递增,在上单调递减,所以在处取得极大值,也就是函数在定义域上的最大值.因此要使恒成立,需要,所以的取值范围为.例5 对于任意实数x,不等式│x+1│+│x-2│>a恒成立,求实数a的取值范围分析①:把左边看作x的函数关系,就可利用函数最值求解. 解法1:设f(x)=│x+1│+│x-2│ =-2x+1,(x≤1)3,(-12) ∴f(x)min=3. ∴a<3.分析②:利用绝对值不等式│a│-│b│<│a±b│<│a│+│b│求解f(x)=│x+1│+│x-2│的最小值.解法2:设f(x)=│x+1│+│x-2│,∵│x+1│+│x-2│≥│(x+1)-(x-2)│=3,∴f(x)min=3. ∴a<3.分析③:利用绝对值的几何意义求解.解法3:设x、-1、2在数轴上的对应点分别是P、A、B,则│x+1│+│x-2│=│PA│+│PB│,当点P在线段AB上时,│PA│+│PB│=│AB│=3,当点P不在线段AB上时,│PA│+│PB│>3,因此不论点P在何处,总有│PA│+│PB│≥3,而当a<3时,│PA│+│PB│>a恒成立,即对任意实数x,不等式│x+1│+│x-2│>a 恒成立.∴实数a的取值范围为(-∞,3).点评:求"恒成立问题"中参数范围,利用函数最值方便自然,利用二次不等式恒为正(负)的充要条件要分情况讨论,利用图象法直观形象. 从图象上直观得到04、构造函数法在解决不等式恒成立问题时,一种最重要的思想方法就是构造适当的函数,即构造函数法,然后利用相关函数的图象和性质解决问题,同时注意在一个含多个变量的数学问题中,需要确定合适的变量和参数,从而揭示函数关系,使问题更加面目更加清晰明了,一般来说,已知存在范围的量视为变量,而待求范围的量视为参数.例如;例1 已知不等式对任意的都成立,求的取值范围.解:由移项得:.不等式左侧与二次函数非常相似,于是我们可以设则不等式对满足的一切实数恒成立对恒成立.当时,即解得故的取值范围是.评注:此类问题常因思维定势,学生易把它看成关于的不等式讨论,从而因计算繁琐出错或者中途夭折;若转换一下思路,把待求的x 为参数,以为变量,令则问题转化为求一次函数(或常数函数)的值在内恒为负的问题,再来求解参数应满足的条件这样问题就轻而易举的得到解决了。
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常见不等式恒成立问题的几种求解策略不等式恒成立问题是近几年高考以及各种考试中经常出现,它综合考查函数、方程和不等式的主要内容,并且与函数的最值、方程的解和参数的取值范围紧密相连,结合解题教学实践举例说明几种常见不等式恒成立问题的求解策略。
1 变量转换策略例1 已知对于任意的a ∈[-1,1],函数f (x )=ax 2+(2a -4)x +3-a >0 恒成立,求x 的取值范围.解析 本题按常规思路是分a =0时f (x )是一次函数,a ≠0时是二次函数两种情况讨论,不容易求x 的取值范围。
因此,我们不能总是把x 看成是变量,把a 看成常参数,我们可以通过变量转换,把a 看成变量,x 看成常参数,这就转化一次函数问题,问题就变得容易求解。
令g (a )=(x 2+2x -1)a -4x+3在a ∈[-1,1]时,g (a )>0恒成立,则⎩⎨⎧>>-0)1(0)1(g g ,得133133+-<<--x .点评 对于含有两个参数,且已知一参数的取值范围,可以通过变量转换,构造以该参数为自变量的函数,利用函数图象求另一参数的取值范围。
2 零点分布策略例2 已知a ax x x f -++=3)(2,若0)(],2,2[≥-∈x f x 恒成立,求a 的取值范围. 解析 本题可以考虑f (x )的零点分布情况进行分类讨论,分无零点、零点在区间的左侧、零点在区间的右侧三种情况,即Δ≤0或⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≥≥--≤->∆0)2(0)2(220f f a 或⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≥≥-≥->∆0)2(0)2(220f f a ,即a 的取值范围为[-7,2].点评 对于含参数的函数在闭区间上函数值恒大于等于零的问题,可以考虑函数的零点分布情况,要求对应闭区间上函数图象在x 轴的上方或在x 轴上就行了.3 函数最值策略例3 已知a ax x x f -++=3)(2,若2)(],2,2[≥-∈x f x 恒成立,求a 的取值范围.解析 本题可以化归为求函数f (x )在闭区间上的最值问题,只要对于任意2)(],2,2[m in ≥-∈x f x .若2)(],2,2[≥-∈x f x 恒成立⇔2)(],2,2[m in≥-∈∀x f x ⇔⎪⎩⎪⎨⎧≥-=-=-≤-237)2()(22m in a f x f a或⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧≥--=-=≤-≤-243)2()(2222m in a a a f x f a 或⎪⎩⎪⎨⎧≥+==>-27)2()(22m in a f x f a , 即a 的取值范围为]222,5[+--.点评 对于含参数的函数在闭区间上函数值恒大于等于或小于等于常数问题,可以求函数最值的方法,只要利用m x f >)(恒成立m x f >⇔m in )(;m x f <)(恒成立m x f <⇔m ax )(.本题也可以用零点分布策略求解.4 变量分离策略例4 已知函数|54|)(2--=x x x f ,若在区间]5,1[-上,k kx y 3+=的图象位于函数f (x )的上方,求k 的取值范围.解析 本题等价于一个不等式恒成立问题,即对于543],5,1[2++->+-∈∀x x k kx x 恒成立,式子中有两个变量,可以通过变量分离化归为求函数的最值问题. 对于543],5,1[2++->+-∈∀x x k kx x 恒成立3542+++->⇔x x x k 对于]5,1[-∈∀x 恒成立,令]5,1[,3542-∈+++-=x x x x y ,设]8,2[,3∈=+t t x ,则],8,2[,10)16(∈++-=t t t y 4=∴t 当,即x =1时2m ax =y , ∴k 的取值范围是k >2.变式 若本题中将k kx y 3+=改为2)3(+=x k y ,其余条件不变,则也可以用变量分离法解.由题意得,对于54)3(],5,1[22++->+-∈∀x x x k x 恒成立22)3(54+++->⇔x x x k 对于]5,1[-∈∀x 恒成立,令]5,1[,)3(5422-∈+++-=x x x x y ,设]8,2[,3∈=+t t x ,则,169)454(1101622+--=-+-=t t ty ]8,2[∈t , 时即当51,454==∴x t ,169m ax =y , ∴k 的取值范围是k >169.点评 本题通过变量分离,将不等式恒成立问题转化为求函数的最值问题,本题构造的函数求最值对学生来说有些难度,但通过换元后巧妙地转化为“对勾函数”,从而求得最值. 变式题中构造的函数通过换元后转化为“二次函数型”,从而求得最值.本题也可以用零点分布策略和函数最值策略求解. 练习:在∆ABC 中,已知2|)(|,2cos )24(sin sin 4)(2<-++=m B f B BB B f 且π恒成立,求实数m 的范围。
解析:由]1,0(sin ,0,1sin 22cos )24(sin sin 4)(2∈∴<<+=++=B B B B BB B f ππΘ,]3,1()(∈B f ,2|)(|<-m B f Θ恒成立,2)(2<-<-∴m B f ,即⎩⎨⎧+<->2)(2)(B f m B f m 恒成立,]3,1(∈∴m5 数形结合策略例5 已知恒成立有时当21)(,)1,1(,)(,1,02<-∈-=≠>x f x a x x f a a x,求实数a 的取值范围。
解析:由x x a x a x x f <-<-=2121)(22,得,在同一直角坐标系中做出两个函数的图象,如果两个函数分别在x=-1和x=1处相交,则由12221)1(211-=--=-a a 及得到a 分别等于2和0.5,并作出函数x x y y )21(2==及的图象,所以,要想使函数x a x <-212在区间)1,1(-∈x 中恒成立,只须x y 2=在区间)1,1(-∈x 对应的图象在212-=x y 在区间)1,1(-∈x 对应图象的上面即可。
当2,1≤>a a 只有时才能保证,而2110≥<<a a 时,只有才可以,所以]2,1()1,21[Y ∈a 。
点评 本题通过对已知不等式变形处理后,挖掘不等式两边式子的几何意义,通过构造函数,运用数形结合的思想来求参数的取值范围,不仅能使问题变得直观,同时也起到了化繁为简的效果. 6 消元转化策略 例6 已知f (x )是定义在[-1,1]上的奇函数,且f (1)=1,若0)()(0],1,1[,>++≠+-∈nm n f m f n m n m 时,若12)(2+-≤at t x f 对于所有的]1,1[],1,1[-∈-∈a x 恒成立,求实数t 的取值范围.解析 本题不等式中有三个变量,因此可以通过消元转化的策略,先消去一个变量,容易证明f (x )是定义在[-1,1]上的增函数,故 f (x )在[-1,1]上的最大值为f (1)=1,则12)(2+-≤at t x f 对于所有的]1,1[],1,1[-∈-∈a x 恒成立⇔1212+-≤at t 对于所有的]1,1[-∈a 恒成立,即022≤-t ta 对于所有的]1,1[-∈a 恒成立,令22)(t ta a g -=,只要⎩⎨⎧≤≤-0)1(0)1(g g ,022=≥-≤∴t t t 或或. 点评 对于含有两个以上变量的不等式恒成立问题,可以根据题意依次进行消元转化,从而转化为只含有两变量的不等式问题,使问题得到解决.以上介绍的几种常见不等式恒成立问题的求解策略,只是分别从某个侧面入手去探讨不等式中参数的取值范围。
事实上,这些策略不是孤立的,在具体的解题实践中,往往需要综合考虑,灵活运用,才能使问题得以顺利解决。
二:例题讲解或练习:例2 是否存在常数c 使得不等式y x 2yy 2x x c y 2x y y x 2x +++≤≤+++,对任意正数x 、y 恒成立?试证明你的结论。
解:首先,欲使y x 2yy 2x x c +++≤恒成立(x 、y>0),进行换元令122.212.2.1.).(,,)(22.1+++≤+D C B A B a y x y x a xy x 的最小值为则正数恒成立对一切正数若不等式例⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=⎩⎨⎧=+=+3b a 2y 3a b 2x b y x 2a y 2x ,得。
∴上述不等式变为b 3b a 2a 3a b 2c -+-≤,即⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-⋅≤2b a 2a b 231b b a 2a a b 231c 恒成立。
寻求⎪⎭⎫ ⎝⎛-+2b a 2a b 231的最小值,由a>0,b>0,利用基本不等式可得322b a 2a b 22312b a 2a b 231=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅⋅≥⎪⎭⎫ ⎝⎛-+。
同理欲使y 2x yy x 2x c +++≥恒成立)0y x (>、,令⎩⎨⎧=+=+b y 2x a y x 2,得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=3a b 2y 3b a 2x ∴上述不等式变为⎪⎭⎫⎝⎛-+-≥b a b 2a b a 231c ,即⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-⋅≥b a a b 431b a 2a b 231c 。
寻求⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-b a a b 431的最大值,易得32b a a b 2431b a a b 431=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-≤⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-。
综上知存在32c =使上述不等式恒成立例3.已知函数]4,0(,4)(2∈--=x x x ax x f 时0)(<x f 恒成立,求实数a 的取值范围。
解: 将问题转化为xx x a 24-<对]4,0(∈x 恒成立。
令xx x x g 24)(-=,则min )(x g a < 由144)(2-=-=xxx x x g 可知)(x g 在]4,0(上为减函数,故0)4()(min ==g x g∴0<a 即a 的取值范围为)0,(-∞;)()1().()(,]1,[,)(.62的表达式求的所有整数值的个数为时当设二次函数例n g n g x f n n x x x x f +∈+=例4 若不等式1)x a lg(ax2lg <+在x ∈[1,2]时恒成立,试求a 的取值范围。
解:由题设知⎩⎨⎧>>0ax 21x ,得a>0,可知a+x>1,所以0)x a lg(>+。