高考中有关恒成立问题的解题策略
恒成立问题是历年高考的一个热点..这类问题的解决涉及到一次函数、二次函数、三角函数、指数与对数函数等函数的性质、图象,渗透着换元、化归、数形结合、函数与方程等思想方法,有利于考查学生的综合解题能力,在培养思维的灵活性、创造性等方面起到了积极的作用.
恒成立问题在解题过程中有以下几种方法和策略. 现在我们一起来探讨其中一些典型的问题. 方法一、赋特值——利用特殊值求解
等式中的恒成立问题,常常用赋值法求解,特别是对解决填空题、选择题能很快求得. 例1.(2012江西)在直角三角形ABC 中,点D 是斜边AB 的中点,点P 为线段CD
的中点,则
A.2
B.4
C.5
D.10.
略解:题目是对所有直角三角形恒成立,故取等腰直角三角形并且直角边长为2这样一种特殊的三角形,由此,|PA|,|PB|,|PB|都为定值。
易得答案D.
此法体现了数学中从一般到特殊的转化思想.
方法二、一次函数型——利用单调性求解
对于一次函数],[,)(n m x b kx x f ∈+=有:
⎩⎨
⎧<<⇔<⎩⎨⎧>>⇔>0
)(0)(0)(,0)(0)(0)(n f m f x f n f m f x f 恒成立恒成立
例2.若不等式)1(122
->-x m x 对满足22≤≤-m 的所有m 都成立,求x 的范围围.
分析:在不等式中出现了两个字母:x 及m,关键在于该把哪个字母看成是一个变量,我们的原则是谁
有范围谁当自变量,显然将a 视作自变量,则上述问题即可转化为在[-2,2]内关于a 的一次函数大于0恒成立的问题.
解析: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:0)12()1(2
<---x x m ,;
令)12()1()(2
---=x x m m f ,则22≤≤-m 时,0)(<m f 恒成立,所以只需⎩
⎨⎧<<-0)2(0)2(f f 即
⎪⎩⎪⎨⎧<---<----0
)12()1(20
)12()1(22
2
x x x x ,所以x 的范围是)231,271(++-∈x ) 此类题本质上是利用了一次函数在区间[m,n]上的图象是一线段,故只需保证该线段两端点均在x
轴上方(或下方)即可.
策略三、二次函数型——利用判别式,韦达定理及根的分布求解
对于二次函数f(x)=ax 2+bx+c=0(a ≠0)在实数集R 上恒成立问题可利用判别式直接求解,即
f(x)>0恒成立⇔
⎩⎨
⎧<∆>00
a ;f(x)<0恒成立⇔⎩⎨
⎧<∆<0
a .
例3(2013高考重庆)设0απ≤≤,不等式2
8(8sin )cos 20x x αα-+≥对x R ∈恒成立,则a 的取值范围为
5[0,][,]66
πππ
若是二次函数在指定区间上的恒成立问题,还可以利用韦达定理以及根与系数的分布知识求解. 例4(07年山东卷文15)当(1,2)x ∈时,不等式2
40x mx ++<恒成立,则m 的取值范围是
解析: 设4)(2
++=mx x x f , 则有⎩
⎨
⎧<+<+⇒⎩⎨⎧<<0280
50)2(0)1(m m f f 由此可得5-<m 这种类型利用了二次函数的根的分布 总结:,设)0()(2≠++=a c bx ax x f 且a>0
],[0)(βα∈<x x f 在上恒成立⎩⎨⎧<<⇔0
)(0
)(βαf f
策略四、变量分离型——分离变量,巧妙求解 利用函数的最值(或值域)
(1)m x f ≥)(对任意x 都成立m x f ≥⇔min )(;
(2)m x f ≤)(对任意x 都成立max )(x f m ≥⇔。
简单计作:“大的大于最大的,小的小于最小的”例5(07年山东卷文15)当(1,2)x ∈时,不等式240x mx ++<恒成立,则m 的取值范围
是 .
解析: 当(1,2)x ∈时,由2
40x mx ++<得24x m x +<-.令244
()x f x x x x
+==+,则易知()f x 在
(1,2)上是减函数,所以[1,2]x ∈时()(1)5max
f x f ==,则2min 4
()5x x
+->-
所以 5-<m
利用变量分离解决恒成立问题,主要是要把它转化为函数的最值问题. 策略五、数形结合——直观求解
例6 (07安徽理科3)若对任意x R ∈,不等式||x ax ≥恒成立,则实数a 的取值范围是
(A) 1a <- (B) ||1a ≤ (C) ||1a < (D )1a ≥ 解析:对∀x R ∈,不等式||x ax ≥恒成立, 则由一次函数性质及图像知11a -≤≤,即||1a ≤.
上述例子剖析了近年数学高考中恒成立问题的题型及解法,
完全孤立的,虽然方法表现的不同,但其实质却都与求函数的最值是等价的,这也正体现了数学中的“统一美”.
|
ax
=y x。