函数中的任意和存在性问题(整理)

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函数中的恒成立、恰成立和能成立问题

教学目标: 结合具体函数,讨论关于任意与存在性问题的一般解题方法

过程与方法 通过研究具体函数及其图象,将任意与存在性问题转化为函数值域关系或最值关系 问题:

已知函数]1,0[,2)(2

∈+=x k x k x f ,函数]0,1[,5)1(23)(22-∈+++-=x x k k x x g ,

当6=k 时,对任意]1,0[1∈x ,是否存在]0,1[2-∈x , )()(12x f x g =成立.若2=k 呢? 变式1:对任意]1,0[1∈x ,存在]0,1[2-∈x , )()(12x f x g =成立,求k 的取值范围.

()f x 的值域是()g x 的值域的子集即可.

变式2:存在]1,0[1∈x ]0,1[2-∈x ,使得)()(12x f x g =成立,求k 的取值范围.

)(x g 的值域与)(x f 的值域的交集非空.

变式3:对任意]1,0[1∈x ,存在]0,1[2-∈x ,使得)()(12x f x g <成立,求k 的取值范围.

)()(min min x f x g <

《小结》: 对函数中的存在性与任意性问题:相等关系转化为函数值域之间的关系,不等关系转化为函数的最值大小.

例1:(1)已知22(),[1,),()0x x a

f x x f x x ++=∈+∞≥对任意恒成立,求实数a 的取值范围。 (2)已知22()x x a

f x x ++=,对任意[1,)x ∈+∞,()f x 的值域是[0+∞,),求实数a 的取值范围。

分析:本题第(1)问是一个恒成立问题,由于1≥x ,02)(2≥++=

x

a

x x x f 恒成立,则此问题等价于)1(02)(2

≥≥++=x a x x x ϕ恒成立,又等价于1≥x 时)(x ϕ的最小值0≥恒成立.

由于1)1()(2

-++=a x x ϕ在1≥x 时为增函数,所以3)1()(min +==a x ϕϕ,于是30a +≥,

3a ≥-.

第(2)问是一个恰成立问题,即当1≥x 时,)(x f 的值域恰为),0[+∞,与(1)不同的是,(1)是1≥x 时,0)(≥x f 恒成立,因此允许在1≥x 时,)(x f 的取值为),2[+∞,),3[+∞,------等等.

而)(x f 的值域为),0[+∞,则当1≥x 时,)(x f 只能取),0[+∞,而不能是其他.

=++=

x a x x x f 2)(22++x a x ,当0≥a 时,由于1≥x ,32)(≥++=x

a

x x f 与其值域为),0[+∞矛盾,所以有0

注意到当0

a

y x y =

=,都是),1[+∞上的增函数,因而)(x f 也是),1[+∞上的增函数.于是)(x f 在1≥x 时的最小值为)1(f ,令0)1(=f ,即021

1=++a

,得3-=a .

小结:1、解恒成立题的基本思路是:若A x f D x ≥∈)(,在D 上恒成立,等价于)(x f 在D 上的最小值

A x f ≥)(min 成立,若

B x f ≤)(在D 上恒成立,则等价于)(x f 在D 上的最大值B x f ≤)(max 成立.

2、解决恰成立问题的的基本思路是: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 . 恰成立问题: 若不等式在区间上恰成立, 则等价于不等式的解集为; 若不等式

在区间

上恰成立, 则等价于不等式

的解集为

.

例2:函数()22f x x x a a =

-+++

(1)定义域为区间[1,2]-,求实数a 的取值范围. (2)在区间[1,2]-上有意义,求实数a 的取值范围;

分析:(1)由题意知不等式22

0x x a a -+++≥的解集为[-1,2],

即220x x a a ---≤的解集为[-1,2],则220x x a a ---=的两根为-1,2则2

2a a +=1a ∴=或2a =- (2)由题意知,不等式22

0x x a a -+++≥在[-1,2]上恒成立

即:]2,1[,2

2-∈-≥+x x x a a 恒成立]2,1[,)(max 22-∈-≥+⇔x x x a a

2211

()24

x x x -=--1x ∴=-或2x =时,2max ()2x x -=22a a ∴+≥ 1a ∴≥或2a ≤-

能成立问题(存在): 若在区间上存在实数使不等式成立,则等价于在区间上; 若在区间

上存在实数使不等式

成立,则等价于在区间上的

.

练习1.如已知不等式在实数集

上的解集不是空集,求实数的取值范围______

练习2. 已知两函数2

3

2

()816,()254f x x x k g x x x x =+-=++,k 为实数。 (Ⅰ)对任意的[3,3]x ∈-,有()()f x g x ≤成立,求实数k 的取值范围;

(Ⅱ)对任意的1[3,3]x ∈-,2[3,3]x ∈-,有12()()f x g x ≤成立,求实数k 的取值范围; (Ⅲ)对任意的2[3,3]x ∈-,总存在1[3,3]x ∈-,有12()()f x g x ≤成立,求实数k 的取值范围。

练习3.已知函数2

()3,()2f x mx g x x x m =+=++ (1)求证:函数()()f x g x -必有零点 (2)设函数()G x =()()1f x g x --

若|()|G x 在[]1,0-上是减函数,求实数m 的取值范围;

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