1()1,(+∞--∞ 。 若二次不等式中x 的取值范围有限制,则可利用根的分布解决问题。
例2.设22)(2+-=mx x x f ,当),1[+∞-∈x 时,m x f ≥)(恒成立,求实数m 的取值范围。
解:设m mx x x F -+-=22)(2,则当),1[+∞-∈x 时,0)(≥x F 恒成立 当120)2)(1(4<<-<+-=∆m m m 即时,0)(>x F 显然成立;
当0≥∆时,如图,0)(≥x F 恒成立的充要条件为: ⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧-≤--≥-≥∆1220)1(0m F 解得23-≤≤-m 。
综上可得实数m 的取值范围为)1,3[-。
二、分离变量法
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)()a f x <恒成立min )(x f a <⇔
2)()a f x >恒成立max )(x f a >⇔
例3.已知x x x x g a x x x f 4042)(,287)(232-+=--=,当]3,3[-∈x 时,)()(x g x f ≤恒成立,求实数a 的取值范围。
解:设c x x x x g x f x F -++-=-=1232)()()(23,
则由题可知0)(≤x F 对任意]3,3[-∈x 恒成立
令01266)(2'=++-=x x x F ,得21=-=x x 或
而,20)2(,7)1(a F a F -=-=-,9)3(,45)3(a F a F -=-=-
∴045)(max ≤-=a x F
∴45≥a 即实数a 的取值范围为),45[+∞。
例4.函数),1[,2)(2+∞∈++=x x
a x x x f ,若对任意),1[+∞∈x ,0)(>x f 恒成立,求实数a 的取值范围。
解:若对任意),1[+∞∈x ,0)(>x f 恒成立,
即对),1[+∞∈x ,02)(2>++=x
a x x x f 恒成立, 考虑到不等式的分母),1[+∞∈x ,只需022
>++a x x 在),1[+∞∈x 时恒成立而得
而抛物线a x x x g ++=2)(2在),1[+∞∈x 的最小值03)1()(min >+==a g x g 得3->a 注:本题还可将)(x f 变形为2)(++
=x
a x x f ,讨论其单调性从而求出)(x f 最小值。
例5.已知函数]4,0(,4)(2∈--=x x x ax x f 时0)(x x a 2
4-<对]4,0(∈x 恒成立。 令x
x x x g 2
4)(-=,则min )(x g a < 由144)(2
-=-=x
x x x x g 可知)(x g 在]4,0(上为减函数,故0)4()(min ==g x g ∴0注:分离参数后,方向明确,思路清晰能使问题顺利得到解决。
三、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进行“换位”思考,往往会使问题降次、简化。
例6.对任意]1,1[-∈a ,不等式024)4(2>-+-+a x a x 恒成立,求x 的取值范围。
分析:题中的不等式是关于x 的一元二次不等式,但若把a 看成主元,则问题可转化为一次不等式044)2(2>+-+-x x a x 在]1,1[-∈a 上恒成立的问题。
解:令44)2()(2+-+-=x x a x a f ,则原问题转化为0)(>a f 恒成立(]1,1[-∈a )。 当2=x 时,可得0)(=a f ,不合题意。
当2≠x 时,应有⎩⎨⎧>->0
)1(0)1(f f 解之得31>故x 的取值范围为),3()1,(+∞-∞ 。
注:一般地,一次函数)0()(≠+=k b kx x f 在],[βα上恒有0)(>x f 的充要条件为⎩⎨⎧>>0
)(0)(βαf f 。
四、数形结合法
数学家华罗庚曾说过:“数缺形时少直观,形缺数时难入微”,这充分说明了数形结合思想的妙处,在不等式恒成立问题中它同样起着重要作用。我们知道,函数图象和不等式有着密切的联系:
1)⇔>)()(x g x f 函数)(x f 图象恒在函数)(x g 图象上方;
2)⇔<)()(x g x f 函数)(x f 图象恒在函数)(x g 图象下上方。