函数、不等式恒成立问题完整解法
恒成立问题的基本类型:
类型1:设,<1)上恒成立
;<2)上恒成立。
类型2:设
<1)当时,上恒成立
,
上恒成立
<2)当时,上恒成立
上恒成立
类型3:。
类型4:
恒成一、用一次函数的性质
对于一次函数有:
例1:若不等式对满足的所有都成立,求x的范
围。
解读:我们可以用改变主元的办法,将m视为主变元,即将元不等式化为:
,;令,则时,
恒成立,所以只需即,所以x的范围是。
二、利用一元二次函数的判别式
对于一元二次函数有:
<1)上恒成立;
<2)上恒成立
例2:若不等式的解集是R,求m的范围。
解读: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;
<2)时,只需,所以,。
三、利用函数的最值<或值域)
<1)对任意x都成立;
<2)对任意x都成立。
简单计作:“大的大于最大的,小的小于最小的”。
由此看出,本类问题实质上是一类求函数的最值问题。
例3:在ABC中,已知恒
成立,求实数m的范围。
解读:由
,
,恒成立,,即
恒成立,
例4:<1)求使不等式恒成立的实数a的范围。
解读:因为函,显然函数有最
大值,。
如果把上题稍微改一点,那么答案又如何呢?请看下题:
<2)求使不等式恒成立的实数a的范围。
解读:我们首先要认真对比上面两个例题的区别,主要在于自变量的取值范围的变
化,这样使得的最大值取不到,即a取也满足条件,所以。
所以,我们对这类题要注意看看函数能否取得最值,因为这直接关系到最后所求参数a的取值。
利用这种方法时,一般要求把参数单独放在一侧,所以也叫分离参数法。
四:数形结合法
对一些不能把数放在一侧的,可以利用对应函数的图象法求解。
例5:已知,求实数a的取值范围。
解读: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。
例6:若当P(m,n>为圆上任意一点时,不等式
恒成立,则c的取值范围是< )
A、 B、
C、 D、
解读:由,可以看作是点P(m,n>在直线的右侧,而点
P(m,n>在圆上,实质相当于是在直线的右侧并与
它相离或相切。
,故选D。
同步练习
1、设其中,如果时,恒有意义,求的取值范围。
分析:如果时,恒有意义,则可转化为恒
成立,即参数分离后,恒成立,接下来可转化为二次函数区间最值求解。
解:如果时,恒有意义,对恒成立.
恒成立。
令,又则对
恒成立,又在上为减函数,
,。
2、设函数是定义在上的增函数,如果不等式
对于任意恒成立,求实数的取值范围。
分析:本题可利用函数的单调性把原不等式问题转化为
对于任意恒成立,从而转化为二次函数区间最值求解。
解:是增函数对于任意恒成立
对于任意恒成立
对于任意恒成立,令,
,所以原问题,又即
易求得。
3、已知当x R时,不等式a+cos2x<5-4sinx恒成立,求实数a的取值
范围。
方法一)分析:在不等式中含有两个变量a及x,本题必须由x的范围<x R)来求另一变量a的范围,故可考虑将a及x分离构造函数利用函数定义域上的最值求解a的取值范围。
解:原不等式
当x R时,不等式a+cos2x<5-4sinx恒成立
设则
∴
方法二)题目中出现了sinx及cos2x,而cos2x=1-2sin2x,故若采用换元法把sinx换元成t,则可把原不等式转化成关于t的二次不等式,从而可利用二次函数区间最值求解。
解:不等式a+cos2x<5-4sinx可化为
a+1-2sin2x<5-4sinx,令sinx=t,则t[-1,1],
不等式a+cos2x<5-4sinx恒成立2t2-4t+4-a>0,t[-1,1]恒成立。
设f(t>= 2t2-4t+4-a,显然f(x>在[-1,1]内单调递减,f(t>
=f(1>=2-
min
a,2-a>0a<2
4、设f(x>=x2-2ax+2,当x [-1,+>时,都有f(x>a恒成立,求a的
取值范围。
分析:在f(x>a不等式中,若把a移到等号的左边,则原问题可转化为二次函数区间恒成立问题。
解:设F(x>= f(x>-a=x2-2ax+2-a.
ⅰ>
当=<-2a)2-4(2-a>=4<a-1>(a+2><0时,即-2<a<1时,对一切
x [-1,+>,F(x> 0恒成立;
ⅱ)当=4<a-1>(a+2> 0时由图可得以下充要条件:
即
得-3a-2。
综上所述:a的取值范围为[-3,1]。
5、、当x(1,2>时,不等式(x-1>2<log
a
x恒成立,求a的取值范围。
分析:若将不等号两边分别设成两个函数,则左边为二次函数,右边为对数函数,故可以采用数形结合借助图象位置关系通过特指求解a的取值范围。
解:设T
1:=,T
2
:,则
T
1
的图象为右图所示的抛物线,要使对一切
x (1,2>,<恒成立即T
1
的图象一定要
在T
2
的图象所的下方,显然a>1,并且必须也只
需
故log
a
2>1,a>1,1<a 2.
6、、已知关于x的方程lg(x2+20x>-lg(8x-
6a-3>=0有唯一解,求实数a的取值范围。
分析:原方程可化成lg(x2+20x>=lg(8x-6a-3>,从而得x2+20x=8x-6a-3>0,若将等号两边分别构造函数即二次函数y= x2+20x与一次函数y=8x-6a-3,则只需考虑这两个函数的图象在x轴上方恒有唯一交点即可。
解:令T
1:y
1
= x2+20x=<x+10)2-100, T
2
:
y 2=8x-6a-3,则如图所示,T
1
的图象为一抛物线,
T
2
的图象是一条斜率为定值8,而截距不定的直
线,要使T
1和T
2
在x轴上有唯一交点,则直线必
须位于l
1和l
2
之间。
<包括l
1
但不包括l
2
>
当直线为l
1
时,直线过点<-20,0)此时纵截距为-6a-3=160,a=。
当直线为l
2时,直线过点<0,0),纵截距为
-6a-3=0,a=∴a 的范围为[,)。
7、对于满足|p|2的所有实数p,求使不等式x 2+px+1>2p+x 恒成立的x 的取值范围。
分析:在不等式中出现了两个变量:x 、P,并且是给出了p 的范围要求x 的相应范围,直接从x 的不等式正面出发直接求解较难,若逆向思维把 p 看作自变量,x 看成参变量,则上述问题即可转化为在[-2,2]内关于p 的一次函数函数值大于0恒成立求参变量x 的范围的问题。
解:原不等式可化为 (x-1>p+x 2-2x+1>0,令 f(p>= (x-1>p+x 2-2x+1,则原问题等价于f(p>>0在p ∈[-2,2]上恒成立,故有:
方法一
:
或
∴x<-1或
x>3.
方法二:即
解得:
∴x<-1或x>3.。