不等式恒成立求参数的取值范围
已知函数单调性求参数取值范围
技法点拨已知函数单调性求参数取值范围■欧阳丽丽摘要:利用导数根据函数单调性(区间)求参数的取值范围,是高考考查函数单调性的一个重要考点,下面将这类问题举例分析。
关键词:导数;单调性;参数取值范围一、转化为不等式的恒成立问题求参数取值范围若函数f (x )在(a ,b )上单调递增,则f′(x )≥0;若函数f (x )在(a ,b )上单调递减,则f′(x )≤0,将问题转化为函数最值问题求解。
一般地,分离变量后,若得到a ≥h (x ),则只需a ≥h (x )max ;若得到a ≤h (x ),则只需a ≤h (x )min 。
注意:f (x )在(a ,b )上为增函数(减函数)的充要条件是对任意的x ∈(a ,b )都有f ′(x )≥0(f′(x )≤0)且在(a ,b )内的任一非空子区间上f′(x )≠0。
例1,已知函数f (x )=ln x -12ax 2-2x (a ≠0)在[1,]4上单调递减,求a 的取值范围。
解:因为f (x )在[1,]4上单调递减,所以当x ∈[1,]4时,f′(x )=1x -ax -2≤0恒成立,即a ≥1x 2-2x 恒成立。
设h (x )=1x2-2x ,x ∈[1,]4所以只要a ≥h (x )max 。
而h′(x )=2(x +1)(x +1)x 4。
当x ∈[1,]4,h′(x )>0,所以h (x )在[1,]4上单调递增。
所以当h (x )max =h (4)=-716,所以a ≥-716,即a 的取值范围是éëêöø÷-716,+∞。
评析:由f (x )在[1,]4上单调递增,得到f′(x )≤0,进而分离参数a ,构造新的函数h (x ),本题转化为求h (x )max 。
例2,已知函数f (x )=ax +1x +2在(-2,+)∞内单调递减,求实数a 的取值范围。
高中数学 专题不等式恒成立、能成立、恰成立问题 含答案
不等式恒成立、能成立、恰成立问题一、不等式恒成立问题的处理方法 1、转换求函数的最值:(1)若不等式()A x f >在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上()min f x A >,⇔()f x 的下界大于A (2)若不等式()B x f <在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上()max f x B <,()f x 的上界小于A 例1、设f(x)=x 2-2ax+2,当x ∈[-1,+∞]时,都有f(x)≥a 恒成立,求a 的取值范围。
例2、已知(),22xax x x f ++=对任意[)()0,,1≥+∞∈x f x 恒成立,试求实数a 的取值范围; 例3、R 上的函数()x f 既是奇函数,又是减函数,且当⎪⎭⎫⎝⎛∈2,0πθ时,有()()022sin 2cos 2>--++m f m f θθ恒成立,求实数m 的取值范围.例4、已知函数)0(ln )(44>-+=x c bx x ax x f 在1=x 处取得极值3c --,其中a 、b 为常数.(1)试确定a 、b 的值; (2)讨论函数)(x f 的单调区间;(3)若对任意0>x ,不等式22)(c x f -≥恒成立,求c 的取值范围。
2、主参换位法例5、若不等式a 10x -<对[]1,2x ∈恒成立,求实数a 的取值范围例6、若对于任意1a ≤,不等式2(4)420x a x a +-+->恒成立,求实数x 的取值范围例7、已知函数323()(1)132a f x x x a x =-+++,其中a 为实数.若不等式2()1f x x x a '--+>对任意(0)a ∈+∞,都成立,求实数x 的取值范围.3、分离参数法(1) 将参数与变量分离,即化为()()g f x λ≥(或()()g f x λ≤)恒成立的形式; (2) 求()f x 在x D ∈上的最大(或最小)值;(3) 解不等式()max ()g f x λ≥(或()()min g f x λ≤) ,得λ的取值范围。
高中数学求参数取值范围题型与方法总结归纳
参数取值问题的题型与方法一、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1.已知当x ∈R 时,不等式a+cos2x<5-4sinx+45-a 恒成立,求实数a 的取值范围。
解:原不等式即:4sinx+cos2x<45-a -a+5,要使上式恒成立,只需45-a -a+5大于4sinx+cos2x 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=-2sin 2x+4sinx+1=-2(sinx -1)2+3≤3,∴45-a -a+5>3即45-a >a+2,上式等价于⎪⎩⎪⎨⎧->-≥-≥-2)2(4504502a a a a 或⎩⎨⎧≥-<-04502a a ,解得≤54a<8. 另解:a+cos2x<5-4sinx+45-a 即a+1-2sin 2x<5-4sinx+45-a ,令sinx=t,则t ∈[-1,1],整理得2t2-4t+4-a+45-a >0,( t ∈[-1,1])恒成立。
设f(t)= 2t 2-4t+4-a+45-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45-a >a -2.(下同)例3.设直线l 过点P (0,3),和椭圆x y 22941+=顺次交于A 、B 两点,试求APPB的取值范围. 分析:本题中,绝大多数同学不难得到:AP PB =BAx x -,但从此后却一筹莫展, 问题的根源在于对题目的整体把握不够. 事实上,所谓求取值范围,不外乎两条路:其一是构造所求变量关于某个(或某几个)参数的函数关系式(或方程),这只需利用对应的思想实施;其二则是构造关于所求量的一个不等关系.思路1: 从第一条想法入手,AP PB =BA x x -已经是一个关系式,但由于有两个变量B A x x ,,同时这两个变量的范围不好控制,所以自然想到利用第3个变量——直线AB 的斜率k . 问题就转化为如何将B A x x ,转化为关于k 的表达式,到此为止,将直线方程代入椭圆方程,消去y 得出关于x 的一元二次方程,其求根公式呼之欲出.解1:当直线l 垂直于x 轴时,可求得51-=PB AP ;当l与x 轴不垂直时,设())(,,2211y x B y x A ,,直线l的方程为:3+=kx y ,代入椭圆方程,消去y得()045544922=+++kx x k,解之得 .4959627222,1+-±-=k k k x 因为椭圆关于y 轴对称,点P 在y 轴上,所以只需考虑0>k 的情形.当>k 时,4959627221+-+-=k k k x ,4959627222+---=k k k x ,所以21x x PB AP -==5929592922-+-+-k k k k =59291812-+-k k k =25929181k -+-.由 ()049180)54(22≥+--=∆k k , 解得952≥k ,所以51592918112-<-+-≤-k ,综上 511-≤≤-PB AP . 思路2: 如果想构造关于所求量的不等式,则应该考虑到:判别式往往是产生不等的根源. 由判别式值的非负性可以很快确定k 的取值范围,于是问题转化为如何将所求量与k 联系起来. 一般来说,韦达定理总是充当这种问题的桥梁,但本题无法直接应用韦达定理,原因在于21x x PB AP-=不是关于21,x x 的对称关系式。
不等式恒成立问题
不等式恒成立问题不等式恒成立问题是数学试题中的重要题型,涉及数学中各部分知识,但主要是函数中的不等式恒成立问题和数列中的不等式恒成立问题,最常考的一种题型是:已知不等式恒成立,求参数的取值范围,解决这类问题的基本方法是相同的,首选方法是利用分离参数转化为求新函数、新数列的最值问题,如果不能分离参数或者分离参数比较复杂时,一般选择函数的方法,通常利用函数的最值解决。
在正式求解之前先解决两个问题: 1、怎么判断是恒成立问题?恒成立问题一般都有很明显的关键词,比如任意、所有、全、都、总、恒、均等。
2、如何区分主元和参数?恒成立问题一般会出现这样一句话:“对某个未知数在某个区间范围内恒成立”,那么这个未知数就是主元,剩下的未知数就是参数。
函数性质法 1、一次函数型给定一次函数()y f x kx b ==+(0≠k ),若()y f x =在[,]m n 内恒有0)(>x f ,则根据函可得上述结论等价于⎩⎨⎧>>0)(0)(n f m f 同理,若在[,]m n 内恒有()0f x <,则有⎩⎨⎧<<0)(0)(n f m f 。
例 对于满足的一切实数,不等式恒成立,试求的取值范围.分析:习惯上把当作自变量,记函数,于是问题转化为: 当时,恒成立,求的取值范围.解决这个等价的问题需要应用二次函数以及二次方程的区间根原理,可想而知,这是相当复杂的.解:设函数,显然,则是的一次函数,40≤≤p 342-+>+p x px x x x p x p x y -+-+=3)4(2[]4,0∈p 0>y x )34()1()(2+-+-=x x p x p f 1≠x )(p f p要使恒成立,当且仅当,且时,解得的取值范围是.点评:本题看上去是一个不等式问题,但是经过等价转化,把它化归为关于的一次函数,利用一次函数的单调性求解,解题的关键是转换变量角色.例 设函数3)(x x f =,若20πθ<<时,0)1()sin (>-+m f m f θ恒成立,则实数m 的取值范围 答案:]1,(-∞变式练习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。
(完整)高中数学恒成立问题中求含参范围的方法总结,推荐文档
恒成立问题中含参范围的求解策略数学中含参数的恒成立问题,几乎覆盖了函数,不等式、三角,数列、几何等高中数学的所有知识点,涉及到一些重要的数学思想方法,归纳总结这类问题的求解策略,不但可以让学生形成良好的数学思想,而且对提高学生分析问题和解决问题的能力是很有帮助的,下面就几种常见的求解策略总结如下,供大家参考。
一、分离参数——最值化1 在给出的不等式中,如果能通过恒等变形分离出参数,即:a ≥f(x)恒成立,只须求出 ,则a ≥ ;若a ≤f(x)恒成立, 只须求出 ,则a ≤转化为函数求最值.例1 已知函数f(x)= ,若任意x ∈[2 ,+∞)恒有f(x)>0,试确定a 的取值范围. 解:根据题意得,x+−2>1在x ∈[2 ,+∞)上恒成立,即a>−+3x 在x ∈[2 ,+∞)上恒成立.设f(x)=-+3x .则f(x)=−+ ,当x=2时,=2 ,所以a>22在给出的不等式中,如果通过恒等变形不能直接解出参数,则可将两变量分别置于不等式的两边,即:若f(a)≥g(x)恒成立,只须求出g(x)最大值 ,则f(a)≥ .然后解不等式求出参数a 的取值范围; :若f(a)≤g(x)恒成立,只须求出g(x)最小值 ,则f(a)≤ .然后解不等式求出参数a 的取值范围.问题还是转化为函数求最值.例2 已知x ∈(−∞ ,1]时,不等式1++(a −)>0恒成立,求a 的取值范围.解 令=t ,∵x ∈(−∞ ,1] ∴t ∈(0 ,2].所以原不等式可化为<,要使上式在t ∈(0 ,2]上恒成立,只须求出f(t)=在t ∈(0 ,2]上的最小值即可. ∵f(t)==+=− 又t ∈(0 ,2] ∴∈[) ∴=f(2)=∴< , ∴−<a<例3 设c b a >>且ca mc b 1b a 1-≥-+-恒成立,求实数m 的取值范围。
解析:由于c a >,所以0c a >-,于是⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--≤c b 1b a 1)c a (m 恒成立,因+≥⎪⎭⎫⎝⎛--+--++=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+--2c b b a b a c b 11c b 1b a 1)]c b ()b a [(c b 1b a 1)c a (.4cb b a b ac b 2=--⋅-- (当且仅当b a c b -=-时取等号),故4m ≤。
不等式中的取值范围求法
不等式中的取值范围求法不等式是高中数学的重要内容,与各部分联系紧密,是历年高考的命题重点,在考查不等式的命题中以求取值范围问题居多,解决此类问题的方法体现了等价转换、函数与方程、分类讨论、数形结合等数学思想。
1、 不等式的性质法利用不等式的基本性质,注意性质运用的前提条件。
例1:已知f x ax c f f ()()()=--≤≤--≤≤2411125,且,,试求f ()3的取值范围。
解:由(1)(2)4f a c f a c =-⎧⎨=-⎩解得[][]1(2)(1)31(2)4(1)3a f f c f f ⎧=-⎪⎪⎨⎪=-⎪⎩∴=-=⋅--≤≤∴-≤⋅≤-≤≤-∴≤-⋅≤∴-+≤⋅-≤+-≤≤f a c f f f f f f f f f ()()()()()()()()()()39832531125838324034115353120383538325314032031320ΘΘ,,,即评:解此类题常见的错误是:依题意得-≤-≤--≤-≤4111452a c a c ()()用(1)(2)进行加减消元,得03173≤≤≤≤a c ,()由f a c f ()()397327=--≤≤得其错误原因在于由(1)(2)得(3)时,不是等价变形,使范围越加越大。
2、 转换主元法确定题目中的主元,化归成初等函数求解。
此方法通常化为一次函数。
例2:若不等式 2x -1>m(x 2-1)对满足-2≤m ≤2的所有m 都成立,求x 的取值范围。
解:原不等式化为 (x 2-1)m -(2x -1)<0 记f(m)= (x 2-1)m -(2x -1) (-2≤m ≤2)根据题意有:⎪⎩⎪⎨⎧<=<=01)-(2x -1)-2(x f(2)01)-(2x -1)--2(x f(-2)22 即:⎪⎩⎪⎨⎧<->+01-2x 2x 03-2x 2x 22 解得231x 271+<<+- 所以x的取值范围为 3、化归二次函数法根据题目要求,构造二次函数,结合二次函数实根分布等相关知识,求出参数取值范围。
高考数学一轮复习专题训练—不等式恒成立或有解问题
微课2 不等式恒成立或有解问题题型一 分离法求参数的取值范围【例1】(2020·全国Ⅰ卷)已知函数f (x )=e x +ax 2-x . (1)当a =1时,讨论f (x )的单调性; (2)当x ≥0时,f (x )≥12x 3+1,求a 的取值范围.解 (1)当a =1时,f (x )=e x +x 2-x ,x ∈R , f ′(x )=e x +2x -1.故当x ∈(-∞,0)时,f ′(x )<0; 当x ∈(0,+∞)时,f ′(x )>0.所以f (x )在(-∞,0)单调递减,在(0,+∞)单调递增. (2)由f (x )≥12x 3+1得,e x +ax 2-x ≥12x 3+1,其中x ≥0,①当x =0时,不等式为1≥1,显然成立,此时a ∈R . ②当x >0时,分离参数a ,得a ≥-e x -12x 3-x -1x 2,记g (x )=-e x -12x 3-x -1x 2,g ′(x )=-(x -2)⎝⎛⎭⎫e x -12x 2-x -1x 3.令h (x )=e x -12x 2-x -1(x >0),则h ′(x )=e x -x -1,令H (x )=e x -x -1, H ′(x )=e x -1>0,故h ′(x )在(0,+∞)上是增函数,因此h ′(x )>h ′(0)=0,故函数h (x )在(0,+∞)上递增, ∴h (x )>h (0)=0,即e x -12x 2-x -1>0恒成立,故当x ∈(0,2)时,g ′(x )>0,g (x )单调递增; 当x ∈(2,+∞)时,g ′(x )<0,g (x )单调递减. 因此,g (x )max =g (2)=7-e 24,综上可得,实数a 的取值范围是⎣⎡⎭⎫7-e 24,+∞. 感悟升华 分离参数法来确定不等式f (x ,λ)≥0(x ∈D ,λ为实数)恒成立问题中参数取值范围的基本步骤(1)将参数与变量分离,化为f 1(λ)≥f 2(x )或f 1(λ)≤f 2(x )的形式. (2)求f 2(x )在x ∈D 时的最大值或最小值.(3)解不等式f 1(λ)≥f 2(x )max 或f 1(λ)≤f 2(x )min ,得到λ的取值范围. 【训练1】已知函数f (x )=ax -1-ln x (a ∈R ). (1)讨论函数f (x )在定义域内的极值点的个数;(2)若函数f (x )在x =1处取得极值,∀x ∈(0,+∞),f (x )≥bx -2恒成立,求实数b 的取值范围. 解 (1)f (x )的定义域为(0,+∞),且f ′(x )=a -1x =ax -1x.当a ≤0时,f ′(x )≤0在(0,+∞)上恒成立,函数f (x )在(0,+∞)上单调递减,∴f (x )在(0, +∞)上没有极值点.当a >0时,由f ′(x )<0得0<x <1a ,由f ′(x )>0得x >1a ,∴f (x )在⎝⎛⎭⎫0,1a 上递减,在⎝⎛⎭⎫1a ,+∞上递增,即f (x )在x =1a处有极小值.∴当a ≤0时,f (x )在(0,+∞)上没有极值点,当a >0时,f (x )在(0,+∞)上有一个极值点. (2)∵函数f (x )在x =1处取得极值, ∴a =1,∴f (x )≥bx -2⇒1+1x -ln xx≥b ,令g (x )=1+1x -ln xx ,则g ′(x )=ln x -2x 2,令g ′(x )=0,得x =e 2.则g (x )在(0,e 2)上递减,在(e 2,+∞)上递增, ∴g (x )min =g (e 2)=1-1e 2,即b ≤1-1e 2,故实数b 的取值范围为⎝⎛⎦⎤-∞,1-1e 2. 题型二 等价转化法求参数范围 【例2】函数f (x )=x 2-2ax +ln x (a ∈R ).(1)若函数y =f (x )在点(1,f (1))处的切线与直线x -2y +1=0垂直,求a 的值; (2)若不等式2x ln x ≥-x 2+ax -3在区间(0,e]上恒成立,求实数a 的取值范围. 解 (1)函数f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=2x -2a +1x ,f ′(1)=3-2a ,由题意f ′(1)·12=(3-2a )·12=-1,解得a =52.(2)不等式2x ln x ≥-x 2+ax -3在区间(0,e]上恒成立等价于2ln x ≥-x +a -3x ,令g (x )=2ln x +x -a +3x,则g ′(x )=2x +1-3x 2=x 2+2x -3x 2=(x +3)(x -1)x 2,则在区间(0,1)上,g ′(x )<0,函数g (x )为减函数; 在区间(1,e]上,g ′(x )>0,函数g (x )为增函数. 由题意知g (x )min =g (1)=1-a +3≥0,得a ≤4, 所以实数a 的取值范围是(-∞,4].感悟升华 根据不等式恒成立求参数范围的关键是将恒成立问题转化为最值问题,如f (x )≥a 恒成立,则f (x )min ≥a ,然后利用最值确定参数满足的不等式,解不等式即得参数范围. 【训练2】已知f (x )=e x -ax 2,若f (x )≥x +(1-x ) e x 在[0,+∞)恒成立,求实数a 的取值范围. 解 f (x )≥x +(1-x )e x ,即e x -ax 2≥x +e x -x e x ,即e x -ax -1≥0,x ≥0.令h (x )=e x -ax -1(x ≥0),则h ′(x )=e x -a (x ≥0), 当a ≤1时,由x ≥0知h ′(x )≥0,∴在[0,+∞)上h (x )≥h (0)=0,原不等式恒成立. 当a >1时,令h ′(x )>0,得x >ln a ; 令h ′(x )<0,得0≤x <ln a . ∴h (x )在[0,ln a )上单调递减, 又∵h (0)=0,∴h (x )≥0不恒成立, ∴a >1不合题意.综上,实数a 的取值范围为(-∞,1].题型三 可化为不等式恒成立求参数的取值范围(含有解问题) 【例3】已知函数f (x )=13x 3+x 2+ax .(1)若函数f (x )在区间[1,+∞)上单调递增,求实数a 的最小值;(2)若函数g (x )=xe x ,对∀x 1∈⎣⎡⎦⎤12,2,∃x 2∈⎣⎡⎦⎤12,2,使f ′(x 1)≤g (x 2)成立,求实数a 的取值范围.解 (1)由题设知f ′(x )=x 2+2x +a ≥0在[1,+∞)上恒成立, 即a ≥-(x +1)2+1在[1,+∞)上恒成立, 而函数y =-(x +1)2+1在[1,+∞)单调递减, 则y max =-3,所以a ≥-3,所以a 的最小值为-3. (2)“对∀x 1∈⎣⎡⎦⎤12,2,∃x 2∈⎣⎡⎦⎤12,2, 使f ′(x 1)≤g (x 2)成立”等价于“当x ∈⎣⎡⎦⎤12,2时,f ′(x )max ≤g (x )max ”.因为f ′(x )=x 2+2x +a =(x +1)2+a -1在⎣⎡⎦⎤12,2上单调递增,所以f ′(x )max =f ′(2)=8+a . 而g ′(x )=1-xe x,由g ′(x )>0,得x <1,由g ′(x )<0,得x >1, 所以g (x )在(-∞,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减. 所以当x ∈⎣⎡⎦⎤12,2时,g (x )max =g (1)=1e . 由8+a ≤1e ,得a ≤1e-8,所以实数a 的取值范围为⎝⎛⎦⎤-∞,1e -8. 感悟升华 含参不等式能成立问题(有解问题)可转化为恒成立问题解决,常见的转化有: (1)∀x 1∈M ,∃x 2∈N ,f (x 1)>g (x 2)⇔f (x 1)min >g (x 2)min . (2)∀x 1∈M ,∀x 2∈N ,f (x 1)>g (x 2)⇔f (x 1)min >g (x 2)max . (3)∃x 1∈M ,∃x 2∈N ,f (x 1)>g (x 2)⇔f (x 1)max >g (x 2)min . (4)∃x 1∈M ,∀x 2∈N ,f (x 1)>g (x 2)⇔f (x 1)max >g (x 2)max . 【训练3】已知函数f (x )=ax -e x (a ∈R ),g (x )=ln xx .(1)求函数f (x )的单调区间;(2)∃x ∈(0,+∞),使不等式f (x )≤g (x )-e x 成立,求a 的取值范围. 解 (1)因为f ′(x )=a -e x ,x ∈R .当a ≤0时,f ′(x )<0,f (x )在R 上单调递减; 当a >0时,令f ′(x )=0,得x =ln a .由f ′(x )>0,得f (x )的单调递增区间为(-∞,ln a ); 由f ′(x )<0,得f (x )的单调递减区间为(ln a ,+∞).综上所述,当a ≤0时,f (x )的单调递减区间为(-∞,+∞),无单调递增区间; 当a >0时,f (x )的单调递增区间为(-∞,ln a ),单调递减区间为(ln a ,+∞).(2)因为∃x ∈(0,+∞),使不等式f (x )≤g (x )-e x , 则ax ≤ln x x ,即a ≤ln x x2.设h (x )=ln xx 2,则问题转化为a ≤⎝⎛⎭⎫ln x x 2max . 由h ′(x )=1-2ln xx 3,令h ′(x )=0,得x = e. 当x 在区间(0,+∞)内变化时,h ′(x ),h (x )随x 的变化情况如下表:x (0,e) e (e ,+∞)h ′(x ) + 0 - h (x )极大值12e由上表可知,当x =e 时,函数h (x )有极大值,即最大值为12e ,所以a ≤12e .故a 的取值范围是⎝⎛⎦⎤-∞,12e .1.已知函数f (x )=ax -1+ln x ,若存在x 0>0,使得f (x 0)≤0有解,则实数a 的取值范围是( )A.a >2B.a <3C.a ≤1D.a ≥3答案 C解析 函数f (x )的定义域是(0,+∞),不等式ax -1+ln x ≤0有解,即a ≤x -x ln x 在(0,+∞)上有解.令h (x )=x -x ln x ,则h ′(x )=-ln x . 由h ′(x )=0,得x =1.当0<x <1时,h ′(x )>0,当x >1时,h ′(x )<0. 故当x =1时,函数h (x )=x -x ln x 取得最大值1, 所以要使不等式a ≤x -x ln x 在(0,+∞)上有解, 只要a ≤h (x )max 即可,即a ≤1.2.已知a ∈R ,设函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 2-2ax +2a ,x ≤1,x -a ln x ,x >1.若关于x 的不等式f (x )≥0在R 上恒成立,则a 的取值范围为( ) A.[0,1] B.[0,2]C.[0,e]D.[1,e]答案 C解析 当x ≤1时,由f (x )=x 2-2ax +2a ≥0恒成立,而二次函数f (x )图象的对称轴为直线x =a , 所以当a ≥1时,f (x )min =f (1)=1>0恒成立, 当a <1时,f (x )min =f (a )=2a -a 2≥0,∴0≤a <1. 综上,a ≥0.当x >1时,由f (x )=x -a ln x ≥0恒成立, 即a ≤xln x恒成立.设g (x )=xln x (x >1),则g ′(x )=ln x -1(ln x )2.令g ′(x )=0,得x =e ,且当1<x <e 时,g ′(x )<0,当x >e 时,g ′(x )>0, ∴g (x )min =g (e)=e ,∴a ≤e. 综上,a 的取值范围是[0,e].3.已知函数f (x )=m ⎝⎛⎭⎫x -1x -2ln x (m ∈R ),g (x )=-mx ,若至少存在一个x 0∈[1,e],使得f (x 0)<g (x 0)成立,求实数m 的取值范围. 解 依题意,不等式f (x )<g (x )在[1,e]上有解, ∴mx <2ln x 在区间[1,e]上有解,即m 2<ln xx 能成立.令h (x )=ln xx ,x ∈[1,e],则h ′(x )=1-ln x x 2.当x ∈[1,e]时,h ′(x )≥0,h (x )在[1,e]上是增函数,∴h (x )的最大值为h (e)=1e.由题意m 2<1e ,即m <2e 时,f (x )<g (x )在[1,e]上有解.∴实数m 的取值范围是⎝⎛⎭⎫-∞,2e . 4.设f (x )=x e x ,g (x )=12x 2+x .(1)令F (x )=f (x )+g (x ),求F (x )的最小值;(2)若任意x 1,x 2∈[-1,+∞),且x 1>x 2,有m [f (x 1)-f (x 2)]>g (x 1)-g (x 2)恒成立,求实数m 的取值范围.解 (1)因为F (x )=f (x )+g (x )=x e x +12x 2+x ,所以F ′(x )=(x +1)(e x +1), 令F ′(x )>0,解得x >-1, 令F ′(x )<0,解得x <-1,所以F (x )在(-∞,-1)上单调递减,在(-1,+∞)上单调递增. 故F (x )min =F (-1)=-12-1e.(2)因为任意x 1,x 2∈[-1,+∞),且x 1>x 2,有m [f (x 1)-f (x 2)]>g (x 1)-g (x 2)恒成立, 所以mf (x 1)-g (x 1)>mf (x 2)-g (x 2)恒成立.令h (x )=mf (x )-g (x )=mx e x -12x 2-x ,x ∈[-1,+∞),即只需h (x )在[-1,+∞)上单调递增即可.故h ′(x )=(x +1)(m e x -1)≥0在[-1,+∞)上恒成立,故m ≥1e x ,而1e x ≤e ,故m ≥e ,即实数m 的取值范围是[e ,+∞). 5.已知函数f (x )=m e x -x 2.(1)若m =1,求曲线y =f (x )在(0,f (0))处的切线方程;(2)若关于x 的不等式f (x )≥x (4-m e x )在[0,+∞)上恒成立,求实数m 的取值范围.解 (1)当m =1时,f (x )=e x -x 2,则f ′(x )=e x -2x . 所以f (0)=1,且斜率k =f ′(0)=1.故所求切线方程为y -1=x ,即x -y +1=0. (2)由m e x -x 2≥x (4-m e x )得m e x (x +1)≥x 2+4x . 故问题转化为当x ≥0时,m ≥⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+4x e x (x +1)max . 令g (x )=x 2+4xe x (x +1),x ≥0,则g ′(x )=-(x +2)(x 2+2x -2)(x +1)2e x .由g ′(x )=0及x ≥0,得x =3-1.当x ∈(0,3-1)时,g ′(x )>0,g (x )单调递增; 当x ∈(3-1,+∞)时,g ′(x )<0,g (x )单调递减. 所以当x =3-1时,g (x )max =g (3-1)=2e 1-3.所以m ≥2e 1-3.即实数m 的取值范围为[2e 1-3,+∞).。
不等式 恒成立问题
由题意得,对于 恒成立 对于 恒成立,令 ,设 ,则 ,
, , k的取值范围是k> .
解:令 , 所以原不等式可化为: ,
要使上式在 上恒成立,只须求出 在 上的最小值即可。
注:分离参数后,方向明确,思路清晰能使问题顺利得到解决。
四、变换主元法
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实行“换位”思考,往往会使问题降次、简化。
例4.对任意 ,不等式 恒成立,求 的取值范围。
1) 函数 图象恒在函数 图象上方;
2) 函数 图象恒在函数 图象下上方。
例5:已知 ,求实数a的取值范围。
解析:由 ,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 得到a分别等于2和0.5,并作出函数 的图象,所以,要想使函数 在区间 中恒成立,只须 在区间 对应的图象在 在区间 对应图象的上面即可。当 才能保证,而 才能够,所以 。
3.设 ,当 时, 恒成立,求实数 的取值范围。
解:设 ,则当 时, 恒成立
当 时, 显然成立;
当 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 。
4:在 ABC中,已知 恒成立,求实数m的范围。
解析:由
, , 恒成立, ,即 恒成立,
5、若不等式 对满足 的所有 都成立,求 的取值范围。
解:设 ,对满足 的 , 恒成立,
解得:
6、若不等式 在 内恒成立,求实数 的取值范围。
解:由题意知: 在 内恒成立,
在同一坐标系内,分别作出函数 和
观察两函数图象,当 时,若 函数 的图象显然在函数 图象的下方,所以不成立;
不等式有解与恒成立问题
不等式恒成立与能成立问题学号 姓名不等式恒成立指不等式对指定其间上的任意值都成立;不等式能成立指不等式在指定其间上至少有一个解(或称有解)。
下面从三个例子针对这两类问题的解决策略作比较说明。
例1.(1)若不等式()350x a -+<在[]1,1x ∈-内恒成立,求实数a 的取值范围。
(2).若不等式()350x a -+<在[]1,1x ∈-内能成立,求实数a 的取值范围。
例2.(1)若不等式22310x x m ++-≥在[]0,1x ∈内恒成立,求实数m的取值范围. (2)若不等式22310x x m ++-≥在[]0,1x ∈有解,求实数m的取值范围.例3.(1)若不等式245462x x a x -+≤+-在[]3,5x ∈内恒成立,求实数a的取值范围. (2)若不等式245462x x a x -+≤+-在[]3,5x ∈内有解,求实数a的取值范围。
总结:1.不等式恒成立与能成立(有解)解法策略比较:2.恒成立的参数范围是有解的参数范围的子集。
3. 不等式恒成立与能成立(有解)问题都是转化为最值解决。
作业:1.已知关于x 的不等式2350x a +-<。
(1)若此不等式对[]1,5x ∈上恒成立,求实数a的取值范围。
(2)若此不等式对[]1,5x ∈上能成立,求实数a的取值范围。
2.已知关于x 的不等式20x a +>。
(1)若此不等式对[]1,2x ∈上恒成立,求实数a的取值范围。
(2)若此不等式对[]1,2x ∈上能成立,求实数a的取值范围。
3. 已知关于x 的不等式2+2310x x a -+>。
(1)若此不等式对[]0,1x ∈上恒成立,求实数a的取值范围。
(2)若此不等式在[]0,1x ∈上有解,求实数a的取值范围。
4. 若不等式4213a x x +≤+-在[]0,1x ∈内有解,求实数a的取值范围。
“恒成立(任意型)、能成立(存在型)、恰成立”三大问题求解参数取值范围的解题切入点-高一版 - 上传版
对任意的x1、x2∈A,恒有a>| f(x1)-f(x2)|成立;等价于a>| f(x1)-f(x2)|max成立,而| f(x1)-f(x2)|max=f(x)max-f(x)min
4.单一函数、双“存在”型
存在x1、x2∈A,使得|f(x1)-g(x2)|<a等价于|f(x1)-g(x2)|min<a,而|f(x1)-g(x2)|min要通过 与 的值域来得到。
等价于在区间D上函数 和图象在函数 图象上方
(4)∀x∈D,均有f(x)﹤g(x)恒成立,则F(x)=f(x)-g(x)﹤0,F(x)max﹤0
等价于在区间D上函数 和图象在函数 图象下方
(5)∀x1∈D,∀x2∈E,均有f(x1) >g(x2)恒成立,则f(x)min>g(x)max
(6)∀x1∈D,∀x2∈E,均有f(x1) <g(x2)恒成立,则f(x)max<g(x)min
=9a-5;
∴g(a)=
(2)设≤a1<a2≤,则g(a1)-g(a2)
=(a1-a2)(1-)>0,
∴g(a1)>g(a2),
∴g(a)在[,]上是减函数.
设<a1<a2≤1,则g(a1)-g(a2)=(a1-a2)(9-)<0,∴g(a1)<g(a2),
∴g(a)在(,1]上是增函数.
∴当a=时,g(a)有最小值.
4.恒成立与存在性的综合性问题
注意恒成立与存在有解的区别与联系
(1)∀x1∈D,∃x2∈E,使得f(x1) >g(x2)成立,则f(x)min>g(x)min
(2)∀x1∈D,∃x2∈E,使得f(x1) <g(x2)成立,则f(x)max<g(x)max
求不等式恒成立问题中参数的取值范围的“妙招”
思路探寻思路探寻式恒成立问题中参数的取值范围时,可将“数”与“形”结合起来,根据代数式的几何意义画出几何图形,借助图形来讨论不等式成立的条件,从而达到解题的目的.在研究图形时,要关注一些极端情形,以及临界的情形,如相交、相切等.例4.设x ∈[-4,0],若不等式x (-4-x )<43x +1-a 恒成立,求a 的取值范围.解:设y 1=x (-4-x ),则(x +2)2+y 21=4(y 1≥0),该式可表示是如图所示的上半圆.设y 2=43x +1-a ,其图象为直线.由图可知,要使不等式恒成立,需使半圆始终在直线的下方,即使圆心(-2,0)到直线4x -3y +3-3a =0的距离d =|-8+3-3a|5>2,且1-a >0,可得a <-5,即a 的取值范围为()-∞,-5.我们将y 1=x (-4-x )看作上半圆,将y 2=43x +1-a 看作一条直线,将问题转化为求使半圆恒在直线下方时的a 的取值范围.根据图形找出临界情形:圆与直线相切,求得此时a 的取值范围,即可解题.借助图象分析问题,不仅可以使解题变得更加简单,还会使解题思路更加明朗.四、分类讨论在求不等式恒成立问题中参数的取值范围时,经常要用到分类讨论法对参数进行分类讨论.在解题时,要首先明确参数对不等式的影响,确定分类的标准;然后分几类情况对问题进行讨论,求得每种情况下的结果;最后汇总所得的结果.例5.当x ∈[2,8]时,不等式log 2a -1x >-1恒成立,求a 的取值范围.解:(1)当2a 2-1>1时,由题意知12a 2-1<x 恒成立,即12a 2-1<x min ;因为x ∈[2,8],所以12a 2-1<2,解得a ∈(-∞,-1)⋃(1,+∞);(2)当0<2a 2-1<1时,由题意知12a 2-1>x 恒成立,即12a 2-1>x max ;因为x ∈[2,8],所以12a 2-1>8,解得a ∈(-34,-)⋃(34);故a∈(-∞,-1)⋃(-34,-)⋃(34)⋃(1,+∞).根据对数函数的性质,可知需分2a 2-1>1和0<2a 2-1<1两种情况进行讨论,才能求得参数a 的取值范围.在进行分类讨论时,要有明确的讨论思路,逐层逐级进行讨论,避免出现遗漏或重复讨论某种情况.五、利用判别式在求二次不等式恒成立问题中参数的取值范围时,可把问题化为一元二次不等式在实数集上恒成立的问题,用判别式法求解.一般地,二次函数f (x )=ax 2+bx +c 恒大于0⇔ìíîa >0,Δ<0,f (x )=ax 2+bx +c 恒小于0⇔{a <0,Δ<0.据此建立关于参数的不等式,解该不等式即可求得参数的取值范围.例6.若不等式2x 2+2mx +m4x 2+6x +3<1对一切x ∈R 恒成立,求实数m 的取值范围.解:因为4x 2+6x +3=(2x +32)2+34>0在R 上恒成立,所以2x 2+2mx +m4x 2+6x +3<1⇔2x 2+2mx +m <4x 2+6x +3⇔f (x )=2x 2+(6-2m )x +3-m >0;要使得f (x )恒大于0,需使Δ=(6-2m )2-8(3-m )<0,解得1<m <3,故实数m 的取值范围为m ∈(1,3).由于4x 2+6x +3>0在R 上恒成立,于是原问题可转化为一元二次函数f (x )=2x 2+(6-2m )x +3-m 在R 恒大于0的问题,由二次函数的图象可知当a >0时,Δ<0,用判别式法即可解题.虽然由恒成立的不等式求参数的取值范围问题较为复杂,但是同学们只要熟练掌握上述五种求解思路,明确其适用条件,根据解题需求选用合适的方法、思路进行求解,就能有效地提升解题的效率.本文系2021年度云南省教育科学规划单位资助课题“基于深度学习的高中数学课堂教学策略研究”(课题批准号:BE21028)阶段性研究成果.(作者单位:云南省曲靖市民族中学)53。
不等式恒成立求参数的范围
不等式恒成立求参数的范围一、最值的直接应用例1、已知函数f(X)= (x-k)29⑴求/(x)的单调区间;⑵若对于任意的都有/求k的取值范围.例久已知函数f(x)=x + - + b(x^0)9其中a^beR.x⑴若曲线y = /(Q在点P(2,/⑵)处切线方程为>'=3x +1,求函数/⑴的解析式;(2)讨论函数/⑴的单调性;⑶若对于任意的占訶,不等式几讥1°在刖上恒成立,求b的取值范围.例3、已知函数f(x) = (x 2-a)e\⑴若“ =3,求/W 的单调区间;⑵已知X p X 2是/(A)的两个不同的极值点, 33/(") <(e+-a 2-3a + b 恒成立,求实数的取值范围。
二、恒成立之分离常数例4.已知函数/(x) = - + lnx-l,« e R ・ x(1)若.v = fW 在P(l,儿)处的切线平行于直线y = -x + \ 间; ⑵ 若G>0,且对.2 (0,2刃时,/(A ) > 0恒成立,求实数"的取值范围.且 1召 +x 21>1^%21 ,若 求函数y = /(X )的单调区Y"例5、已知函数f(x ) = e x - — -ax-i,(其中"ER,为自然对数的底数).⑴当« = 0时,求曲线y = /(劝在(0,/(0))处的切线方程;(2)当x Ml 时,若关于x 的不等式/(A ) M0恒成立,求实数Q 的取值范围.(1) 求/(x)的单调区间;(2) 求/(x)的取值范围;(3) 已知2占>仁+ 1)川对任意"(7°)恒成立,求实数加的取值范围。
例人已知函数/(劝=匕旦.(I )若函数在区间(G4 + 】)其中">0,上存在极值,求实数&的取值范围;2(H)如果当x>\时,不等式fM>^-恒成立,求实数励取值范围;例6. 设函数/(A)=(x + l)ln(x + l) 2—1且心0)x + 1例&已知函数f(x) = x2+bx + c(b,ceR).对任意的xeR.恒有广(x)W/(x).⑴证明:当/(x)^(x + c)2;(2)若对满足题设条件的任意从6不等式f(c)-/0)WM(c2-庆)恒成立,求确最小值。
求不等式恒成立问题中参数的取值范围的两种途径
思路探寻∵sin C =sin ()A +B =sin A cos B +sin B cos A =2sin C cos A ,∴cos A =12,∵a sin A =b sin B =c sin C,∴bc =B C =163sin B sin æèöø2π3-B =83sin æèöø2B -π6+43,∵0<B <2π3,∴-π6<2B -π6<7π6,当2B -π6=π2,即B =π3时,bc 取最大值4,∵S △ABC =12bc sin A ≤3,∴△ABC 面积的最大值为3.解答本题,需先运用正弦定理进行边角互化,将a cos B =()2c -b cos A 等价转化为sin A cos B =(2sin C -)sin B cos A ,求得角A ,再根据正弦定理求得bc ,便可根据公式S =12ab sin C 求得三角形面积的表达式,最后根据三角函数的有界性求得最值.可见,求解与三角形有关的最值问题,关键要运用正余弦定理进行边角互化,求得角、周长、面积的表达式,然后运用基本不等式、三角函数的有界性来求得最值.一般地,可运用正弦定理来将角化为边,运用余弦定理来将边化为角.在解题的过程中,要注意挖掘一下隐含条件:(1)三角形的内角和为180o ;(2)三角形的两边之和大于第三边;(3)三角形的三边、三角均为正数.这些条件都是隐含在题目当中,若没有挖掘出来,便会缺少解题的条件,得出错误的答案.(作者单位:安徽省蚌埠第二中学)在学习中,我们经常会遇到求不等式恒成立问题中参数的取值范围.此类问题一般较为复杂,通常要求根据含有参数的不等式、方程、函数求使不等式恒成立时参数的取值范围.由于这类问题涉及的知识点较多,所以其求解途径多种多样.本文结合例题,谈一谈求参数的取值范围的两种常用途径:分离参数、数形结合.一、分离参数分离参数法是求不等式恒成立问题中参数的取值范围的重要方法.其大致的解题步骤为:①对含有参数的不等式、方程、函数进行变形,使参数单独置于一侧,变量置于另一侧,如a ≥f ()x 、a ≤f ()x ;②将问题转化为函数的最值问题,如a ≥f ()x 等价于a ≥f ()x max ,a ≤f ()x 等价于a ≤f ()x min ;③根据函数的单调性求得其最值;④建立新不等式,求出参数的取值范围.例1.已知f ()x =x ln x +a x,g ()x =x -e x -1+1.若∀x 1∈éëùû12,3,x 2∈()-∞,+∞,f ()x 1≥g ()x 2恒成立,则实数a 的取值范围为______.解:由题意可知,∀x 1∈éëùû12,3,x 2∈()-∞,+∞,f ()x 1≥g ()x 2等价于f ()x 1min ≥g ()x 2max ,∵g '()x =1-ex -1,当g '()x =0时,x =1,当x 2∈()-∞,1时,g '()x >0,g ()x 单调递增;当x 2∈()1,+∞时,g '()x <0,g ()x 单调递减,∴g ()x 2max =g ()1=1,∴f ()x =x ln x +a x ≥1在x ∈éëùû12,3上恒成立,即a ≥x -x 2ln x 在x ∈éëùû12,3上恒成立,令h ()x =x -x 2ln x ,x ∈éëùû12,3,朱红玉48思路探寻∴实数a 的取值范围为a >1.在解答该题时,需首先对函数f ()x =x 3+2判断出函数的单调性,求得其最值,这样便可将问题转化为在x ∈()0,+∞上ax >e x -1恒成立.然后构造-1,画出其图象,O。
不等式恒成立问题中的参数求解技巧
不等式恒成立问题中的参数求解技巧在不等式中,有一类问题是求参数在什么范围内不等式恒成立。
恒成立条件下不等式参数的取值范围问题,涉及的知识面广,综合性强,同时数学语言抽象,如何从题目中提取可借用的知识模块往往捉摸不定,难以寻觅,是同学们学习的一个难点,同时也是高考命题中的一个热点。
其方法大致有:①用一元二次方程根的判别式,②参数大于最大值或小于最小值,③变更主元利用函数与方程的思想求解。
本文通过实例,从不同角度用常规方法归纳,供大家参考。
一、用一元二次方程根的判别式有关含有参数的一元二次不等式问题,若能把不等式转化成二次函数或二次方程,通过根的判别式或数形结合思想,可使问题得到顺利解决。
例1 对于x∈R,不等式恒成立,求实数m的取值范围。
解:不妨设,其函数图象是开口向上的抛物线,为了使,只需,即,解得。
变形:若对于x∈R,不等式恒成立,求实数m的取值范围。
变形:此题需要对m的取值进行讨论,设。
①当m=0时,3>0,显然成立。
②当m>0时,则△<0。
③当m<0时,显然不等式不恒成立。
由①②③知。
关键点拨:对于有关二次不等式(或<0)的问题,可设函数,由a的符号确定其抛物线的开口方向,再根据图象与x轴的交点问题,由判别式进行解决。
例2 已知函数,在时恒有,求实数k的取值范围。
例2 解:令,则对一切恒成立,而是开口向上的抛物线。
①当图象与x轴无交点满足△<0,即,解得-2<k<1< span="">。
</k<1<>②当图象与x轴有交点,且在时,只需由①②知关键点拨:为了使在恒成立,构造一个新函数是解题的关键,再利用二次函数的图象性质进行分类讨论,使问题得到圆满解决。
二、参数大于最大值或小于最小值如果能够将参数分离出来,建立起明确的参数和变量x的关系,则可以利用函数的单调性求解。
恒成立,即大于时大于函数值域的上界。
高中数学求参数取值范围题型与方法总结归纳
参数取值问题的题型与方法一、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1.已知当x ∈R 时,不等式a+cos2x<5-4sinx+45-a 恒成立,求实数a 的取值范围。
解:原不等式即:4sinx+cos2x<45-a -a+5,要使上式恒成立,只需45-a -a+5大于4sinx+cos2x 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=-2sin 2x+4sinx+1=-2(sinx -1)2+3≤3,∴45-a -a+5>3即45-a >a+2,上式等价于⎪⎩⎪⎨⎧->-≥-≥-2)2(4504502a a a a 或⎩⎨⎧≥-<-04502a a ,解得≤54a<8. 另解:a+cos2x<5-4sinx+45-a 即a+1-2sin 2x<5-4sinx+45-a ,令sinx=t,则t ∈[-1,1],整理得2t 2-4t+4-a+45-a >0,( t ∈[-1,1])恒成立。
设f(t)= 2t 2-4t+4-a+45-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45-a >a -2.(下同)例3.设直线l 过点P (0,3),和椭圆x y 22941+=顺次交于A 、B 两点,试求APPB的取值范围.分析:本题中,绝大多数同学不难得到:AP PB =BA x x-,但从此后却一筹莫展, 问题的根源在于对题目的整体把握不够. 事实上,所谓求取值范围,不外乎两条路:其一是构造所求变量关于某个(或某几个)参数的函数关系式(或方程),这只需利用对应的思想实施;其二则是构造关于所求量的一个不等关系.思路1: 从第一条想法入手,AP PB =BA x x-已经是一个关系式,但由于有两个变量B A x x ,,同时这两个变量的范围不好控制,所以自然想到利用第3个变量——直线AB的斜率k . 问题就转化为如何将B A x x ,转化为关于k 的表达式,到此为止,将直线方程代入椭圆方程,消去y 得出关于x 的一元二次方程,其求根公式呼之欲出.解1:当直线l 垂直于x 轴时,可求得51-=PB AP ;当l 与x 轴不垂直时,设())(,,2211y x B y x A ,,直线l 的方程为:3+=kx y ,代入椭圆方程,消去y 得()045544922=+++kx x k ,解之得.4959627222,1+-±-=k k k x 因为椭圆关于y 轴对称,点P 在y 轴上,所以只需考虑0>k 的情形.当>k 时,4959627221+-+-=k k k x ,4959627222+---=k k k x ,所以21x x PB AP-==5929592922-+-+-k k k k =59291812-+-k k k =25929181k -+-.由 ()049180)54(22≥+--=∆k k , 解得952≥k ,所以 51592918112-<-+-≤-k ,综上 511-≤≤-PB AP .思路2: 如果想构造关于所求量的不等式,则应该考虑到:判别式往往是产生不等的根源. 由判别式值的非负性可以很快确定k 的取值范围,于是问题转化为如何将所求量与k 联系起来. 一般来说,韦达定理总是充当这种问题的桥梁,但本题无法直接应用韦达定理,原因在于21x x PB AP-=不是关于21,x x 的对称关系式。
专题:不等式恒成立、能成立、恰成立问题
专题:不等式恒成立、能成立、恰成立问题分析及应用恒成立,也就是一个代数式在某一个给定的范围内总是成立的,例如:x ²≥0,在实数范围既x∈R 内恒成立能成立,也就是一个代数式在某一个给定的范围内存在值使这个代数式成立,使代数式成立的值有可能是一个,两个或是无穷多个,即个数是不定的,而在这个给定的范围内可以存在使这个代数式不成立的值,也可以不存在这样的值,例如:x+1>0在x>-2上能成立. 恰成立,也就是一个代数式在某一个给定的范围内恰好是成立的,或是说这个代数式只有在这个范围内成立,在这个范围外的值都不能使这个代数式成立,而这个代数式里面的值均能使这个代数式成立.例如:(x-1)²=0,在x=1时恰成立.可以说恰成立时恒成立的一种特例,在给定的范围内恰成立肯定是恒成立的,但是恒成立的条件中还有可能符合代数式的在给定的范围之外,即恒成立不一定包含了满足这个代数式的所有的值,但是恰成立包含了满足这个代数的值,并且给定的范围也全都满足这个代数式.例如:x+1>0在x>-5上是能成立的,在x>-1上是恰成立也是恒成立的.而在-1<x<9上是恒成立但不是恰成立.常见关键词列表如下:1、转换求函数的最值:(1)若不等式()A x f >在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上()min f x A >,⇔()f x 的下界大于A &(2)若不等式()B x f <在区间D 上恒成立,则等价于在区间D 上()max f x B <,()f x 的上界小于A类型一:一次函数类型—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 恒成立恒成立类型二:二次函数类型—用二次函数的图像设)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 。
不等式恒成立求参数范围的放缩策略
不等式恒成立求参数范围的放缩策略
利用放缩策略求解不等式,是指通过合理的调整参数的范围,使得不等式得以恒成立。
其核心思想在于利用参数的合理变化来逼近解的存在域,而不是冰冷的解方程。
具体策略如下:
(1)先选取不等式中参数在实质上最易变化的空间,解开左右两端,以此来缩小参数范围。
比如,将[3x + 4y > z2 - 3],裂开为{x + y > (z - 1)(z + 3) ; x + y < (z + 1)(z + 3) }
(2)如果不等式中的参数相互交叉影响,则可以先求出其中一个参数的范围,然后利用这个参数的范围确定另外一个参数的范围。
例如,[x + 2y > 1]可以分开为:当x > 1时,y > 0.5 ; 当x < 1时,y > 0.5x + 0.5。
(3)如果不等式中的参数不能够相互抵消,则可以把不等式继续分解,转化为更多满足要求的子问题,逐步缩小参数范围。
比如,将[x + 2y > 1]裂开为{x + y > 1 ; x + y < 2},即x > 1时,1 < y < 2; x < 1时,0 < y < 1。
分离参数处理不等式恒成立问题
分离参数处理不等式恒成立问题 核心知识点:优点:分离参数法可以将含参函数中的参数分离出去,避免直接讨论,从而简化运算。
常见题型1:恒成立/存在问题求解参数a 范围核心知识点:将()a x f ,与0的大小关系转化成()x g 和()a h 的大小关系常见题型2:已知零点个数求解参数a 范围核心知识点:将()0,=a x f 转化成()()x g a h =,应用导数方法绘制()x g 函数的大致图象 常见函数图象绘制方法:1. 三次函数图象()()023≠+++=a d cx bx ax x f求导后()ac b c bx ax x f 124,23'22-=∆++=2.常见其它函数图象典型例题:例:设a 为实数,函数()a x x x x f ++-=3615223,若()x f y =的图象与x 轴仅有一个交点,求a 的取值范围解题思路:由题意()03615223=++-=a x x x x f 有两个零点,可知 x x x a 3615223-+-=有一个交点,设()x x x x g 3615223-+-=()()()()3266563630622'---=+--=-+-=x x x x x x x g()x g ∴在()2,∞-上单调递减,()32,上单调递增,()+∞3,上单调递减()()-273==∴g x g 极大值,()()-282==g x g 极小值27->∴a 或28-<a例:已知()()R a ax xx x f ∈+-=1ln ⑵若()⎥⎦⎤⎢⎣⎡2,1e ex f 在内有两个不同的零点,求a 的取值范围 解题思路:()01ln =+-=ax x x x f 有两个零点,说明x x x a 1ln 2+=有两个交点 设()x x x x g 1ln 2+=,()324'ln 211ln 2xx x x x x x x x g --=--=∴单调递减,且()01'=g ()x g ∴在⎪⎭⎫⎢⎣⎡1,1e 上单调递增,(]2,1e 上单调递减,()()11max ==∴g x g ; 221111e e e e e g -=+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛ ,()4222e e e g +=,()42min 2e e x g +=∴,所以a 的取值范围是⎪⎪⎭⎫⎢⎣⎡+1,242e e 例:已知函数()(2)x f x e a x =-+.(1)当1a =时,讨论()f x 的单调性;(2)若()f x 有两个零点,求a 的取值范围.解题思路:(2)由题意()()2+-=x a e x f x有两个零点,即2+=x e a x有两个解 设()2+=x e x g x,此时定义域一定要注意,此时2-=x ()()()2'21++=x x e x g x ,所以()x g 在()2,-∞-,()1-2,-上单调递减,()+∞-,1上单调递增 此时()eg 11=- 所以图象如下图所以由图象可知,a 的取值范围是⎪⎭⎫ ⎝⎛+∞,1e 例:已知函数2()e x f x ax x =+-. (1)当a =1时,讨论f (x )的单调性;(2)当x ≥0时,f (x )≥12x 3+1,求a 的取值范围. 解题思路:(2)由题意0≥x ,()1213+≥x x f ,即12132+≥-+x x ax e x x e x x ax -++≥∴12132 当0=x 时,00≥恒成立,此时R a ∈;当0>x 时,23121x e x x a x -++≥∴,设()23121xe x x x g x-++= ()()324322'12121212123xe x x x x e x x x x e x x g x x x ⎪⎭⎫ ⎝⎛-++-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-++-⎪⎭⎫ ⎝⎛-+= 设()x e x x x -++=1212ϕ,()01'≤-+=x e x x ϕ恒成立(由放缩可知,或者求二阶导) ()0≤∴x ϕ()x g ∴在()2,0上单调递增,()∞+,2上单调递减,()()4-722maxe g x g ==∴ 所以a 的取值范围是⎪⎪⎭⎫⎢⎣⎡+∞,4-72e 例:已知函数()()R a e ax x f x∈-=2 ⑵若当0≥x 时,不等式()1--≤x x f 恒成立,求a 的取值范围解题思路:由题意可知12--≤-x e ax x当0=x 时,11-≤-恒成立,此时R a ∈ 当0>x 时,21x x e a x --≤,设()21x x e x g x --=,()()22'22222x x e x x x e x xe x g x x x ++-=++-= 设()()22x ++-=x e x x ϕ,此时()00=ϕ()()11x '+-=x e x ϕ,此时()00'=ϕ()0x ''>=x xe ϕ恒成立,()()0,0'>>x x ϕϕ恒成立()x g ∴在()∞+,0上单调递增但是当0=x 时,()00=x g 型,用洛必达法则; 根据洛必达法则可知()212lim 21lim 1lim lim 00200==-=--=→→→→x x x x x x x e x e x x e x g 所以a 的取值范围是⎥⎦⎤ ⎝⎛∞-21, 例:已知xm m x x -≥-+1ln 在[)+∞,1上恒成立,求m 的取值范围 解题思路: 当1=x 时,00≥恒成立,此时R a ∈当1>x 时,1ln 2--+≤x x x x x m 设()1ln 2--+=x x x x x x g ,()()()()()2222'1ln 1ln 1ln 2---=-+---+=∴x x x x x x x x x x x x x g 设()x x x x --=ln 2ϕ,此时()01=ϕ ()112'--=xx x ϕ单调递增,且()01'=ϕ()()x g x ∴>∴,0ϕ在()∞+,1上恒增又1=x 时,()00=x g 型,所以使用洛必达法则 根据洛必达法则,可得()21ln 2lim 1ln lim lim 1211=+=--+=→→→x x x x x x x x g x x x 所以m 的取值范围是(]2,∞-例:已知函数()()()R a ax ax e x x f x ∈+--=2212 (2)当2≥x 时,()0≥x f ,求a 的取值范围(★函数()x f 能提公因式★) 解题思路:由题意()()()⎪⎭⎫ ⎝⎛--=+--=ax e x ax ax e x x f x x 2122122 设()021≥-=ax e x g x ,x e a x 2≤∴,设()x e x h x 2= ()()2'12x x e x h x -=,()x h ∴在[)∞+,2上单调递增 ()()2min 2e h x h ==∴所以a 的取值范围是(]2,e ∞-。
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不等式恒成立求参数的取值范围
武汉市第四十九中学 李清华
邮政编码;430080
一、 教学目标
1、 知识目标;掌握不等式恒成立问题求参数的范围的求解方法并会运用
2、 能力目标;培养学生分析问题解决问题的能力
3、
情感目标;优化学生的思维品质
二、 教学重难点
1、教学的重点;不等式恒成立问题求参数的范围的求解方法并会运用
2、教学的难点;不等式恒成立问题求参数的范围的求解方法的选择 三、 教学方法:高三复习探究课:学生研讨探究----学生归纳小结-----学生巩
固练习----学生变式探究---学生总结 四、 教学过程
1、 引人 高三数学复习中的不等式恒成立问题,涉及到函数的性质、图象, 渗透着换元、化归、数形结合、函数方程等思想方法,有利于考查学生的综合解题能力,因此备受命题者的青睐,也成为历年高考的一个热点。
我们今天这堂课来研究不等式恒成立求参数的取值范围问题的求解方法。
引入课题
2、新课 下面我们来看例1例1、对一切实数x ]1,1[-∈,不等式
a x a x 24)4(2-+-+>0恒成立,求实数a 的取值范围(由学生完成)
由一个基本题得到不等式恒成立问题求参数的范围的求解方法 解法一;分离参数 由原不等式可得:a(x-2) > -x 2+4x-4 , 又因为x ∈[-1,1] ,x-2∈[-3,-1] a<2-x
又因为x∈[-1,1],所以a<1.
解法二;分类讨论、解不等式
(x-2)[x-(2-a)]>0
当a=0时不等式恒成立
当a<0 时x>2-a 或x<2 不等式恒成立
当a>0时x>2 或x<2-a 所以2-a>1 即a<1
所以a<1时不等式恒成立
解法三;构造函数求最值
设f(x)=x2+(a-4)x+4-2a
当(4-a)/2∈[-1,1],即a∈[2,6]时
-a2<0 不成立,舍弃;
当a>6时,f(-1)=1-a+4+4-2a>0
a<3 不成立,舍弃;
当a<2时,f(1)=1+a-4+4-2a=1-a>0 a<1
综上得:a<1
解法四;构造方程用判别式韦达定理根的分布
设x2+(a-4)x+4-2a=0
方程无实根或有两实根两根小于-1或两根大于1
△=(a-4)2-4(4-2a)=a2≥0
所以1-(a-4)+4-2a>0且(4-a)/2<-1 或1+(a-4)+4-2a>0 且(4-a)/2>16且a<3 或a<1且a<2, 所以a<1
解法五;数形结合(用动画来演示
a(x-2)>-x2+4x-4 设y=a(x-2) 和y=-x2+4x-4
分别作两函数的图象
当x∈[-1,1]时,总有y=a(x-2)的图象
在y=-x2+4x-4图象的上方
由图象可得a<1
归纳总结(由老师板书)
1、如果作图较易,也可用数形结合。
2、分离参数;转化为f(x)≤a或f(x) ≥a(x ∈D)
恒成立.即f(x)max(x∈D)≤a;或f min(x) ≥a3、解不等式利用集合间子集关系。
4、分类讨论
5、构造函数求最值。
6、构造方程用判别式、韦达定理、根的分布。
老师进行补充说明用什么方法求解要看题意例题1中用数形结合、参数分离、解不等式较为简单。
这是我们平时解这类题时须要积累的东西。
用最简单的方法求解出正确的结果就是最好的方法。
下面看练习1。
3、练习1探究思辨
(2006年,上海卷,理,12)
三个同学对问题“关于x的不等式x2+25+|x3-5x2|≥ax在[1,12]上恒成立,求实数a的取值范围”提出各自的解题思路.
甲说:“只须不等式左边的最小值不小于右边的最大值”.
乙说:“把不等式变形为左边含变量x的函数,右边仅含常数,求函数的最值”.
丙说:“把不等式两边看成关于x的函数,作出函数图像”.
参考上述解题思路,你认为他们所讨论的问题的正确结论,即a的取值范围是
【分析及解】关键在于对甲,乙,丙的解题思路进行思辨,这一思辨实际上是函数思想的反映.
设()()
232
=++-=.
f x x x x
g x ax
255,
甲的解题思路是对于[][]121,12,1,12x x ∈∈,若()()12f x g x ≥恒成立,求a 的取值范围.与题目[]1,12x ∈,()()f x g x ≥恒成立,求a 的取值范围的要求不一致.因而, 甲的解题思路不能解决本题.
按照丙的解题思路需作出函数()()232255,f x x x x g x ax =++-=的图象,然而,函数()f x 的图象并不容易作出.
由乙的解题思路,本题化为()
f x a x
≥在[]1,12x ∈上恒成立,等价于[]1,12x ∈时, ()min
f x a x ⎡⎤≥⎢⎥⎣⎦成立.
由
()25
5f x x x x x x
=++-在[]51,12x =∈时,有最小值10,于是,10a ≤. 练习2、
(07福州,21)已知两个函数f (x )=7x 2-28x-c ,g (x )=2x 3+4x 2-40x 若对任意x ∈[-3,3],都有f (x )≤g (x )成立,求实数c 的取值范围;解:设h (x )=g (x )-f (x )=2x 3-3x 2-12x+c 则h ’(x )=6x 2-6x-12 =6(x+1)(x-2), 由h ’(x )=0得,x=-1或x=2.
当x ∈[-3,3],h min (x)=h(-3)=c-45,不等式f (x )≤g (x )在[-3,3]上恒成立,等价于h min (x)≥0,
∴c-45≥0,即c ≥45,∴c 的取值范围为[45,+∞]变式1、若对任意的x 1∈[-3,3],
x -3 (-3,-1-1 (-1,2) 2 (2,3) 3
h’
+
0 -
0 +
h (x ) c-4
↑
C+
↓ c-2
↑
c-9
x2∈[-3,3],都有f(x1)≤g(x2)
成立,求实数c的取值范围
解;对任意的x1∈[-3,3],x2∈[-3,3],f(x1)≤g(x2)恒成立,等价x∈[-3,3],f(x)max≤g min(x).
∵f(x)=7(x-2)2-c-28,x∈[-3,3],
∴f max(x)=f(-3)=147-C.
g’(x)=6 x2+8x-40=2(3x+10)(x-2),
g’(x)=0在[-3,3]上只有一个解x=2,
∵当-3<x<2时,g’(x)<0;当2<x<3时,g’(x)>0,
∴g(x)在[-3,3]上只有一个极值g(2),且为极小值,
∴g min(x)= g(2)=-48.
∴147-c≤-48,即c≥195,∴c的取值范围为[195,+∞]变式2、已知两个函数f (x)=7x2-28x-c,g(x)=2x3+4x2-40x
若存在x∈[-3,3],有f(x)≤g(x)成立,求实数c的取值范围;变式3、任意x∈R,都有f(x)=g(x)有三个解,求实数c的取值范围
让学生讨论这四种题型的关系及区别归纳其求解的方法。
5、课后小结
(1)、知识要点
f(x)≥a 恒成立f(x) min≥a
f(x)≤a 恒成立f(x) max≤a
(2)、解题方法数形结合、分离参数、解不等式分类讨论、构造函数、构造方程(3)数学思想函数方程思想转化思想数形结合分类讨论。