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含参数的一元二次不等式的解法以和含参不等式恒成立问题专题
例14、若不等式 在 恒成立,数 的取值围。
解:由题意知: 在 恒成立,
在同一坐标Байду номын сангаас,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;
当 或 时, ,可得其解集为 ;
当 或 时, ,解集为 。
例6解不等式 ,
分析此不等式 ,又不等式可分解为 ,故只需比较两根 与 的大小.
解原不等式可化为: ,对应方程 的两根为
,当 时,即 ,解集为 ;当 时,即 ,解集为
含参不等式恒成立问题的求解策略
“含参不等式恒成立问题”把不等式、函数、三角、几何等容有机地结合起来,其以覆盖知识点多,综合性强,解法灵活等特点而倍受高考、竞赛命题者的青睐。另一方面,在解决这类问题的过程中涉及的“函数与方程”、“化归与转化”、“数形结合”、“分类讨论”等数学思想对锻炼学生的综合解题能力,培养其思维的灵活性、创造性都有着独到的作用。本文就结合实例谈谈这类问题的一般求解策略。
若恒有 成立,数 的取值围.
分析:在同一直角坐标系中作出 及
的图象如图所示, 的图象是半圆
的图象是
平行的直线系 。
要使 恒成立,
则圆心 到直线 的距离
满足
解得 (舍去)
由上可见,含参不等式恒成立问题因其覆盖知识点多,方法也多种多样,但其核心思想还是等价转化,抓住了这点,才能以“不变应万变”,当然这需要我们不断的去领悟、体会和总结。
1) 恒成立
2) 恒成立
。
例7、已知 时,不等式 恒成立,求 的取值围。
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。
例8、已知函数 ,若对任意 恒有 ,试确定 的取值围。
解:根据题意得: 在 上恒成立,
即: 在 上恒成立,
设 ,则
当 时, 所以
例9.已知函数 时 恒成立,数 的取值围。
2) 恒成立
例3、若 时,不等式 恒成立,求 的取值围。
解:设 ,则问题转化为当 时, 的最小值非负。
(1)当 即: 时, 又 所以 不存在;
(2)当 即: 时, 又
(3)当 即: 时, 又
综上所得:
例4.函数 ,若对任意 , 恒成立,数 的取值围。
解:若对任意 , 恒成立,
即对 , 恒成立,
考虑到不等式的分母 ,只需 在 时恒成立而得
解:设 ,对满足 的 , 恒成立,
解得:
五、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) 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12.设 , ,
(2) 时,只需 ,所以, 。
例2.已知函数 的定义域为R,数 的取值围。
解:由题设可将问题转化为不等式 对 恒成立,即有 解得 。
所以实数 的取值围为 。
若二次不等式中 的取值围有限制,则可利用根的分布解决问题。
二、最值法
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) 恒成立
分析:题中的不等式是关于 的一元二次不等式,但若把 看成主元,则问题可转化为一次不等式 在 上恒成立的问题。
解:令 ,则原问题转化为 恒成立( )。
当 时,可得 ,不合题意。
当 时,应有 解之得 。
故 的取值围为 。
注:一般地,一次函数 在 上恒有 的充要条件为 。
例11、若不等式 对满足 的所有 都成立,求 的取值围。
当 时,解集为
例2解不等式
分析因为 , ,所以我们只要讨论二次项系数的正负。
解
当 时,解集为 ;当 时,解集为
二、按判别式 的符号分类,即 ;
例3解不等式
分析本题中由于 的系数大于0,故只需考虑 与根的情况。
解:∵
∴当 即 时,解集为 ;
当 即Δ=0时,解集为 ;
当 或 即 ,此时两根分别为 , ,显然 ,
含参数的一元二次不等式的解法
解含参数的一元二次不等式,通常情况下,均需分类讨论,那么如何讨论呢?对含参一元
二次不等式常用的分类方法有三种:
一、按 项的系数 的符号分类,即 ;
例1解不等式:
分析:本题二次项系数含有参数, ,故只需对二次项
系数进行分类讨论。
解:∵
解得方程 两根
∴当 时,解集为
当 时,不等式为 ,解集为
∴不等式的解集为
例4解不等式
解因
所以当 ,即 时,解集为 ;
当 ,即 时,解集为 ;
当 ,即 时,解集为R。
三、按方程 的根 的大小来分类,即 ;
例5解不等式
分析:此不等式可以分解为: ,故对应的方程必有两解。本题
只需讨论两根的大小即可。
解:原不等式可化为: ,令 ,可得:
∴当 或 时, ,故原不等式的解集为 ;
例13:已知 ,数a的取值围。
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 才可以,所以 。
解: 将问题转化为 对 恒成立。
令 ,则
由 可知 在 上为减函数,故
∴ 即 的取值围为 。
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进行“换位”思考,往往会使问题降次、简化。
例10.对任意 ,不等式 恒成立,求 的取值围。
而抛物线 在 的最小值 得
注:本题还可将 变形为 ,讨论其单调性从而求出 最小值。
例5:在 ABC中,已知 恒成立,数m的围。
解析:由
, , 恒成立, ,即 恒成立,
例6:求使不等式 恒成立的实数a的围。
解析:由于函 ,显然函数有最大值 , 。
三、分离变量法
若所给的不等式能通过恒等变形使参数与主元分离于不等式两端,从而问题转化为求主元函数的最值,进而求出参数围。这种方法本质也还是求最值,但它思路更清晰,操作性更强。一般地有:
一、判别式法
若所求问题可转化为二次不等式,则可考虑应用判别式法解题。一般地,对于二次函数 ,有
1) 对 恒成立 ;
2) 对 恒成立
例1:若不等式 的解集是R,求m的围。
解析:要想应用上面的结论,就得保证是二次的,才有判别式,但二次项系数含有参数m,所以要讨论m-1是否是0。
(1)当m-1=0时,元不等式化为2>0恒成立,满足题意;