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关于函数恒成立问题的解题

解:据奇函数关于原点对称, ;
又因为 在 是单调递增,所以 ;
对所有的 都成立;
因此,只需 大于或等于 在 上的最大值1,
;又∵对所有的 都成立,
即关于 的一次函数在 上大于或等于0恒成立,
即: .
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.
4、根据函数的奇偶性、周期性等性质
若函数 是奇(偶)函数,则对一切定义域中的 : ( )恒成立;若函数 的周期为 ,则对一切定义域中的 : 恒成立.
关于函数恒成立问题的解题
恒成立问题
二、恒成立问题解决的基本策略
A、两个基本思想解决“恒成立问题”
思路1: 在 上恒成立 ;
思路2: 在 上恒成立 .
如何在区间 上求函数 的最大值或者最小值问题,可以通过题目的实际情况,采取合理有效的方法进行求解,通常可以考虑利用函数的单调性、函数的图像、二次函数的配方法、三角函数的有界性、均值定理、函数求导,等等方法求函数 的最值.
三、在恒成立问题中,主要是求参数的取值范围问题,是一种热点题型,介绍一些基本的解题策略,在学习中学会把问题分类、归类,熟练基本方法.
(一)换元引参,显露问题实质
例9.对于所有实数 ,不等式: 恒成立,
求 的取值范围.
解:因为 的值随着参数 的变化而变化,若设 ,
则上述问题实质是“当t为何值时,不等式 恒成立”;
这是我们较为熟悉的二次函数问题,它等价于:
求解关于 的不等式组: ;
解得 ,即有 ,易得 .
(二)分离参数,化归值域问题
例10.若对于任意角 总有 成立,求 的范围.
解:此式是可分离变量型,由原不等式得 ,
又 ,则原不等式等价变形为 恒成立.
故 必须小于 的最小值,这样问题化归为怎样求 的最小值.
由 ;
解:原不等式转化为: 在 时恒成立,
设 ,则 在 上恒大于0,
故有: 即 ,解得: ;
∴ 或 ,即 (-∞,-1)∪(3,+∞).
2、二次函数型
例4.若函数 的定义域为 ,求实数 的取值范围.
解:由题意可知,当 时, 恒成立,
①当 且 时, ;此时, ,适合;
②当 时,有 即有 ;
综上所述, 的定义域为 时, .
例 轴及其上方,如右图所示:
略解: , .
变式1:若 时, 恒成立,求 的取值范围.
分析:要使 时, 恒成立,
只需 的最小值 即可.
解: ,令 在 上的最小值为 ;
①当 ,即 时, ; ,而 , 不存在;
②当 ,即 时, , ;
又 , ;
在直角坐标系中画出图像如图所示,由图象可看出,
要使对任意实数 ,不等式 恒成立,
只需 ;故实数 的取值范围是 .
本题中若将“ ”改为“ ”;同样由图象可得 .
利用数形结合解决恒成立问题,应先构造函数,作出符合已知条件的图形,再考虑在给定区间上函数与函数图象之间的关系,得出答案或列出条件,求出参数的范围.
5、直接根据图像判断
若把等式或不等式进行合理的变形后,能非常容易地画出等号或不等号两边函数的图像,则可以通过画图直接判断得出结果.尤其对于填空题这种方法更显方便、快捷.
例8.对任意实数 ,不等式 恒成立,求实数 的取值范围.
分析:转化为求函数 的最小值,画出此函数的图像即可求得 的取值范围.
解:令 ;
(六)分类讨论,避免重复遗漏
例15.当 时,不等式 恒成立,求 的范围.
解:使用 的条件,必须将 分离出来,此时应对 进行讨论.
即 时,有最小值为0,故 .
(三)变更主元,简化解题过程
例11.若对于 ,方程 都有实根,求实根的范围.
解:此题一般思路是先求出方程含参数 的根,再由 的范围来确定根 的范围,但这样会遇
到很多麻烦,若以 为主元,则 ,
由原方程知 ,得 ;
又 ,即 ;解之得 或 .
(四)图象解题,用好数形结合
例12.设 ,若不等式 恒成立,求 的取值范围.
例6.已知三个不等式:① ,② ,③ .要使同时满足①②的所有 的值满足③,求 的取值范围.
略解:由①②得 ,要使同时满足①②的所有 的值满足③,
即不等式 在 上恒成立,
即 在 上恒成立,又 在 上大于9;
所以: .
例7.函数 是奇函数,且在 上单调递增,又 ,若 对所有的 都成立,求 的取值范围.
③当 ,即 时, , ;
又 , ;
综上所述, .
变式2:若 时, 恒成立,求 的取值范围.
法一:分析:题目中要证明 在 上恒成立,若把2移到等号的左边,则把原题转化成左边二次函数在区间 时恒大于等于0的问题.
略解: ,
即 在 上成立;
① ,

② ; ;
3、变量分离型
若在等式或不等式中出现两个变量,其中一个变量的范围已知,另一个变量的范围为所求,且容易通过恒等变形将两个变量分别置于等号或不等号的两边,则可将恒成立问题转化成函数的最值问题求解.运用不等式的相关知识不难推出如下结论:若对于 取值范围内的任何一个数都有: 恒成立,则 ;若对于 取值范围内的任何一个数,都有: 恒成立,则 .
此类问题涉及的知识比较广泛,在处理上也有许多特殊性,希望大家多多注意积累.
C、分清基本类型,运用相关基本知识,把握基本的解题策略
1、一次函数型
若原题可化为一次函数型,则由数形结合思想利用一次函数知识求解,十分简捷.
给定一次函数 ,若 在 内恒有 ,则等价于: ;同理,若在 内恒有 ,则等价于: .
例3.对于满足 的所有实数 ,求使不等式 恒成立的 的取值范围.
解:若设 ,则 表示为上半圆.
设 ,为过原点, 为斜率的直线.
在同一坐标系内作出函数图像;
依题意,半圆恒在直线上方时,只有 时成立,
即 的取值范围为 .
例13.当 时,不等式 恒成立,求 的取值范围.
解:设 , ,则 的图像为右图是抛物线;
要使对一切 , 恒成立,显然 ,
并且必须也只需当 时, 的函数值大于等于 的函数值;故 , .
(五)合理联想,运用平几性质
例14.不论 为何实数,直线 与曲线 恒有交点,
求 的范围.
解: ,C(a,0),
当 时,联想到直线与圆的位置关系,则有点A(0,1)必在圆上或圆内,
即点A(0,1)到圆心距离不大于半径,则有 ,得 .
评析:因为题设中有两个参数,用解析几何中有交点的理论将二方程联立,
用判别式来解题是比较困难的。若考虑到直线过定点A(0,1),曲线为圆.
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