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含参不等式恒成立问题中求参数取值范围一般方法(教师版)

恒成立问题是数学中常见问题,也是历年高考的一个热点。

大多是在不等式中,已知一个变量的取值范围,求另一个变量的取值范围的形式出现。

下面介绍几种常用的处理方法。

一、分离参数
在给出的不等式中,如果能通过恒等变形分离出参数,即:若()a f x ≥恒成立,只须求出()max f x ,则()m ax a f x ≥;若()a f x ≤恒成立,只须求出()min f x ,则()m in a f x ≤,转化为函数求最值。

例1、已知函数()lg 2a f x x x ⎛⎫=+
- ⎪⎝⎭,若对任意[)2,x ∈+∞恒有()0f x >,试确定a 的取值范围。

解:根据题意得:21a x x +
->在[)2,x ∈+∞上恒成立, 即:23a x x >-+在[)2,x ∈+∞上恒成立,
设()23f x x x =-+,则()2
3924f x x ⎛⎫=--+ ⎪⎝⎭ 当2x =时,()max 2f x = 所以2a >
例2、已知(],1x ∈-∞时,不等式()
21240x x a a ++-⋅>恒成立,求a 的取值范围。

解:令2x t =,(],1x ∈-∞ (]0,2t ∴∈ 所以原不等式可化为:22
1t a a t +-<, 要使上式在(]0,2t ∈上恒成立,只须求出()2
1t f t t +=在(]0,2t ∈上的最小值即可。

()22211111124t f t t t t t +⎛⎫⎛⎫==+=+- ⎪ ⎪
⎝⎭⎝⎭ 11,2t ⎡⎫∈+∞⎪⎢⎣⎭
()()min 324f t f ∴== 234a a ∴-< 1322
a ∴-<< 二、分类讨论
在给出的不等式中,如果两变量不能通过恒等变形分别置于不等式的两边,则可利用分类讨论的思想来解决。

例3、若[]2,2x ∈-时,不等式2
3x ax a ++≥恒成立,求a 的取值范围。

解:设()2
3f x x ax a =++-,则问题转化为当[]2,2x ∈-时,()f x 的最小值非负。

(1) 当22a -<-即:4a >时,()()min 2730f x f a =-=-≥ 73
a ∴≤又4a >所以a 不存在;
(2) 当222a -≤≤即:44a -≤≤时,()2min 3024a a f x f a ⎛⎫=-=--≥ ⎪⎝⎭
62a ∴-≤≤ 又44a -≤≤ 42a ∴-≤≤
(3) 当22
a -> 即:4a <-时,()()m i n 270f x f a ==+≥ 7a ∴≥-又4a <-74a ∴-≤<-
综上所得:72a -≤≤
变式:若对于R x ∈,不等式0322>++mx mx 恒成立,求实数m 的取值范围。

三、确定主元
在给出的含有两个变量的不等式中,学生习惯把变量x 看成是主元(未知数),而把另一个变量a 看成参数,在有些问题中这样的解题过程繁琐。

如果把已知取值范围的变量作为主元,把要求取值范围的变量看作参数,则可简化解题过程。

例4、若不等式()2211x m x ->-对满足2m ≤的所有m 都成立,求x 的取值范围。

解:设()()
()2121f m m x x =---,对满足2m ≤的m ,()0f m <恒成立, ()()()()()()2221210202021210
x x f f x x ⎧----<-<⎧⎪⎪∴∴⎨⎨<---<⎪⎪⎩⎩
解得:1122x -++<<变式:已知不等式()()042222<--+-x a x a 对于R x ∈恒成立,求参数a 的取值范围。

四、利用集合与集合间的关系
在给出的不等式中,若能解出已知取值范围的变量,就可利用集合与集合之间的包含关系来求解,即:[]()(),,m n f a g a ⊂⎡⎤⎣⎦,则()f a m ≤且()g a n ≥,不等式的解即为实数a 的取值范围。

例5、当1,33x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭时,log 1a x <恒成立,求实数a 的取值范围。

解:1log 1a x -<<
(1) 当1a >时,1x a a <<,则问题转化为11,3,3a a ⎛⎫⎛⎫⊆ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 3113
a a ≥⎧⎪∴⎨≤⎪⎩ 3a ∴≥ (2) 当01a <<时,1a x a <<,则问题转化为11,3,3a a ⎛⎫⎛⎫⊆ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭1313a a
⎧≤⎪⎪∴⎨⎪≥⎪⎩103a ∴<≤
综上所得:103
a <≤或3a ≥ 五、数形结合
数形结合法是先将不等式两端的式子分别看作两个函数,且正确作出两个函数的图象,然后通过观察两图象(特别是交点时)的位置关系,列出关于参数的不等式。

例6、若不等式23log 0a x x -<在10,3x ⎛
⎫∈ ⎪⎝⎭
内恒成立,求实数a 的取值范围。

解:由题意知:23log a x x <在10,3x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭
内恒成立,
在同一坐标系内,分别作出函数23y x =和log a y x = 观察两函数图象,当10,3x ⎛
⎫∈ ⎪⎝⎭
时,若1a >函数log a y x =的图象显然在函
数23y x =图象的下方,所以不成立;
当01a <<时,由图可知,log a y x =的图象必须过点11,33⎛⎫
⎪⎝⎭或在这个点的上方,则,11log 33a
≥ 127a ∴≥ 1127
a ∴>≥ 综上得:1127a >≥ 上面介绍了含参不等式中恒成立问题几种解法,在解题过程中,要灵活运用题设条件综合分析,选择适当方法准确而快速地解题。

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