函数恒成立、能成立问题及课后练习(含答案)

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恒成立、能成立问题专题 一、基础理论回顾

1、恒成立问题的转化:()a f x >恒成立⇒()max a f x >;()()min a f x a f x ≤⇒≤恒成立 2、能成立问题的转化:()a f x >能成立⇒()min a f x >;()()max a f x a f x ≤⇒≤能成立

3、恰成立问题的转化:()a f x >在M 上恰成立⇔()a f x >的解集为M

()()R a f x M a f x C M ⎧>⎪⇔⎨

≤⎪⎩

在上恒成立

在上恒成立 另一转化方法:若A x f D x ≥∈)(,在D上恰成立,等价于)(x f 在D上的最小值

A x f =)(min ,若

,D x ∈B x f ≤)(在D上恰成立,则等价于)(x f 在D 上的最大值B x f =)(max .

4、设函数()x f 、()x g ,对任意的[]b a x ,1∈,存在[]d c x ,2∈,使得()()21x g x f ≥,则

()()x g x f min min ≥

5、设函数()x f 、()x g ,对任意的[]b a x ,1∈,存在[]d c x ,2∈,使得()()21x g x f ≤,则

()()x g x f max max ≤

6、设函数()x f 、()x g ,存在[]b a x ,1∈,存在[]d c x ,2∈,使得()()21x g x f ≥,则()()x g x f min max ≥

7、设函数()x f 、()x g ,存在[]b a x ,1∈,存在[]d c x ,2∈,使得()()21x g x f ≤,则()()x g x f max min ≤

8、若不等式()()f x g x >在区间D 上恒成立,等价于在区间D 上函数()y f x =和图象在函数

()y g x =图象上方;

9、若不等式()()f x g x <在区间D上恒成立,等价于在区间D上函数()y f x =和图象在函数

()y g x =图象下方;

ﻬ二、经典题型解析

题型一、简单型

例1、已知函数12)(2+-=ax x x f ,x

a

x g =

)(,其中0>a ,0≠x . 1)对任意]2,1[∈x ,都有)()(x g x f >恒成立,求实数a 的取值范围;(构造新函数) 2)对任意]4,2[],2,1[21∈∈x x ,都有)()(21x g x f >恒成立,求实数a 的取值范围;(转化)

简解:(1)由12012232

++<⇒>-+-x x x a x a ax x 成立,只需满足1

2)(23++=x x x x ϕ的最小值大于a 即

可.对1

2)(23++=x x

x x ϕ求导,0)12(12)(2

224>+++='x x x x ϕ,故)(x ϕ在]2,1[∈x 是增函数,32

)1()(min ==ϕϕx ,所以a 的取值范围是3

2

0<

1

[∈x 恒成立,求实数b 的范围.

分析:思路、解决双参数问题一般是先解决一个参数,再处理另一个参数.以本题为例,实质还是通过函数求最值解决.

方法1:化归最值,10)(10)(max ≤⇔≤x h x h ;

方法2:变量分离,)(10x x

a

b +-≤或x b x a )10(2-+-≤;

方法3:变更主元(新函数),0101

)(≤-++⋅=b x a x

a ϕ,]2,21[∈a

简解:方法1:对

b x x

a

x h ++=

)(求导,2

2)

)((1)(x a x a x x a x h +-=

-

=',(单调函数) 由此可知,)(x h 在]1,41[上的最大值为)4

1

(h 与)1(h 中的较大者.

⎪⎩⎪⎨⎧-≤-≤⇒⎪⎩⎪⎨⎧≤++≤++⇒⎪⎩⎪⎨⎧≤≤∴a

b a

b b a b a h h 94439

1011041410)1(10)41(,对于任意]2,21[∈a ,得b 的取值范围是47≤b .

例3、已知两函数2

)(x x f =,m x g x

-⎪⎭

⎝⎛=21)(,对任意[]2,01∈x ,

存在[]2,12∈x ,使得()21)(x g x f ≥,则实数m 的取值范围为 答案:4

1≥

m 题型二、更换主元和换元法

例1、已知函数()ln()(x f x e a a =+为常数)是实数集R 上的奇函数,函数()()sin g x f x x λ=+是区

间[]1,1-上的减函数,(Ⅰ)求a 的值;(Ⅱ)若[]2

()11,1g x t t x λ≤++∈-在上恒成立,求t 的取值范围;

(Ⅱ)分析:在不等式中出现了两个字母:λ及t ,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λ视作自变量,则上述问题即可转化为在(],1-∞-内关于λ的一次函数大于等于0恒成立的问题。(Ⅱ)略解:由(Ⅰ)知:

()f x x =,()sin g x x x λ∴=+,

()g x 在[]11

-,上单调递减,()cos 0g x x λ'∴=+≤cos x λ∴≤-在[]11-,

上恒成立,1λ∴≤-,[]max ()(1)sin1

g x g λ=-=--,

只需

2sin11

t t λλ--≤++,

2(1)sin110

t t λ∴++++≥(其中1λ≤-)恒成立,由上述②结论:可令

()2(1)sin110(1f t t λλλ=++++≥≤-),则2

t 101sin110

t t +≤⎧⎨--+++≥⎩,21

sin10t t t ≤-⎧

∴⎨-+≥⎩,而

2sin10

t t -+≥恒成立,

1t ∴≤-。

例2、已知二次函数1)(2++=x ax x f 对[]2,0∈x 恒有0)(>x f ,求a 的取值范围。 解: 对[]2,0∈x 恒有0)(>x f 即012>++x ax 变形为)1(2+->x ax 当0=x 时对任意的a 都满足0)(>x f 只须考虑0≠x 的情况

2

)1(x

x a +->

即21

1x x a --> 要满足题意只要保证a 比右边的最大值大就行。 现求211x x --在(]2,0∈x 上的最大值。令211≥∴=t x t 4

1

)21()(22++-=--=t t t t g (21≥t )

43)21()(max -==g t g 所以4

3

->a

又1)(2++=x ax x f 是二次函数0≠∴a 所以4

3

->a 且0≠a

例3、对于满足0≤a≤4的所有实数a求使不等式342-+>+a x ax x 都成立的x 的取值范围

答案: 1-x

题型三、分离参数法(欲求某个参数的范围,就把这个参数分离出来)

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x 取值范围内的任一个数都有()()f x g a ≥恒成立,则

min ()()g a f x ≤;若对于x 取值范围内的任一个数都有()()f x g a ≤恒成立,则max ()()g a f x ≥.

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