解决恒成立问题的方法

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恒成立问题

不等式恒成立问题是高中数学中的一类重要题型,它散见于许多知识版块中,载体较多,而且不少情况下题意较为隐含,由于其设计内容较广、表现形式多样、思维层次较高,因而备受命题者的青睐. 解题的一般原理是利用等价转化思想将其转化为函数的最值或值域问题,常用的方法主要有三种:必要探路法、分离参数法、直接讨论法(不分离参数).

一.必要探路法:指对一类函数恒成立问题,可以通过取函数定义域中某一个数,缩小参数的讨论范围,之后在此范围内继续讨论进而解决问题,这样的好处是降低思考的成本,缩小讨论的范围.(有效点缩小参数范围是关键点)

范例:若不等式)1(ln 2+<+-x a x x x 对),0(+∞∈x 恒成立,求实数a 的取值范围. 解:令1=x ,则不等式)1(ln 2+<+-x a x x x 即为02>a ,得0>a .

当0,0>>a x 时,x x x x x x x a -+->-+-+22ln ln )1(,

要证0ln )1(2>-+-+x x x x a ,即证0ln 2

≥-+-x x x ,

由熟悉的不等式1ln -≤x x 得0)1(1ln 222≥-=-+-≥-+-x x x x x x x , 因此),0(+∞∈a .

二.分离参数法:将参数从表达式中分离出来,将会使问题变得明朗,便于建立关于参数的不等式(组),从而顺利求出参数的取值范围,就可以把参数问题转化为求函数值域问题.

三.直接讨论法:指恒成立问题中的函数结构并不是很复杂,可以通过求导得到极值点,再对极值点直接讨论的办法,其关键是求得极值点的过程,常用手段为因式分解法、求根公式法以及观察法;如果无法求出极值点,可以利用函数零点存在性定理讨论,进而研究原函数的单调性.

范例:若不等式x a a e e x x 2)(≥-恒成立,求实数a 的取值范围. 解:设x a ae e

x f x x 22)(--=,则))(2(2)(22a e a e a ae e x f x x x x -+=--=',

当0=a 时,0)(2>=x e x f 恒成立,

当0>a 时,由0)(='x f 得:a x ln =,∴)(x f 在)ln ,(a -∞单调递减,在),(ln +∞a 单调递增,∴0ln )(ln )(2min ≥-==a a a f x f ,解得10≤

当0