數學不等式的恒成立問題的解決方法
下面和小編一起來看看高中數學不等式的恒成立問題的解決方法。
1、分離參數法
在不等式中求含參數范圍過程中,當不等式中的參數(或關于參數的代數式)能夠與其它變量完全分離出來并,且分離后不等式其中一邊的函數(或代數式)的最值或范圍可求時,常用分離參數法.
例1已知函數(為常數)是實數集上的奇函數,函數在區間上是減函數. (Ⅰ)若對(Ⅰ)中的任意實數都有在上恒成立,求實數的取值范圍. 解析:由題意知,函數在區間上是減函數. 在上恒成立
注:此類問題可把要求的參變量分離出來,單獨放在不等式的一側,將另一側看成新函數,于是將問題轉化成新函數的最值問題:若對于取值范圍內的任一個數都有恒成立,則;若對于取值范圍內的任一個數都有恒成立,則.
2、數形結合法
如果不等式中涉及的函數、代數式對應的圖象、圖形較易畫出時,可通過圖象、圖形的位置關系建立不等式求得參數范圍.
例3 已知函數若不等式恒成立,則實數的取值范圍是 .
解:在同一個平面直角坐標系中分別作出函數及的圖象,由于不等式恒成立,所以函數的圖象應總在函數的圖象下方,因此,當時,所以故的取值范圍是
注:解決不等式問題經常要結合函數的圖象,根據不等式中量的特點,選擇適當的兩個函數,利用函數圖像的上、下位置關系來確定參數的范圍.利用數形結合解決不等式問題關鍵是構造函數,準確做出函數的圖象.如:不等式,在時恒成立,求的取值范圍.此不等式為超越不等式,求解時一般使用數形結合法,設然后在同一坐標系下準確做出這兩個函數的圖象,借助圖象觀察便可求解.
3、最值法
當不等式一邊的函數(或代數式)的最值較易求出時,可直接求出這個最值(最值可能含有參數),然后建立關于參數的不等式求解.
例4 已知函數
(Ⅰ)當時,求的單調區間;
(Ⅱ)若時,不等式恒成立,求實數的取值范圍. 解(Ⅱ)當時,不等式即恒成立.由于,,亦即,所以.令,則,由得.且當時,;當時,,即在上單調遞增,在上單調遞減,所以在處取得極大值,也就是函數在定義域上的最大值.因此要使恒成立,需要,所以的取值范圍為.
例5 對于任意實數x,不等式│x+1│+│x-2│>a恒成立,求實數a的取值范圍分析①:把左邊看作x的函數關系,就可利用函數最值求解. 解法1:設f(x)=│x+1│+│x-2│ =-2x+1,(x≤1)3,(-12) ∴f(x)min=3. ∴a<3.
分析②:利用絕對值不等式│a│-│b│<│a±b│<│a│+│b│求解f(x)=│x+1│+│x-2│的最小值.
解法2:設f(x)=│x+1│+│x-2│, ∵│x+1│+│x-2│≥│(x+1)-(x-2)│=3, ∴f(x)min=3. ∴a<3.
分析③:利用絕對值的幾何意義求解.
解法3:設x、-1、2在數軸上的對應點分別是P、A、B,則│x+1│+│x-2│=│PA│+│PB│,當點P在線段AB上時,│PA│+│PB│=│AB│=3,當點P不在線段AB上時,│PA│+│PB│>3,因此不論點P在何處,總有│PA│+│PB│≥3,而當a<3時,│PA│+│PB│>a恒成立,即對任意實數x,不等式│x+1│+│x-2│>a恒成立.∴實數a的取值范圍為(-∞,3).
點評:求"恒成立問題"中參數范圍,利用函數最值方便自然,利用二次不等式恒為正(負)的充要條件要分情況討論,利用圖象法直觀形象. 從圖象上直觀得到0
4、構造函數法
在解決不等式恒成立問題時,一種最重要的思想方法就是構造適當的函數,即構造函數法,然后利用相關函數的圖象和性質解決問題,同時注意在一個含多個變量的數學問題中,需要確定合適的變量和參數,從而揭示函數關系,使問題更加面目更加清晰明了,一般來說,已知存在范圍的量視為變量,而待求范圍的量視為參數.例如;
例1 已知不等式對任意的都成立,求的取值范圍.
解:由移項得:.不等式左側與二次函數非常相似,于是我們可以設則不等式對滿足的一切實數恒成立對恒成立.當時,即
解得故的取值范圍是.
評注:此類問題常因思維定勢,學生易把它看成關于的不等式討論,從而因計算繁瑣出錯或者中途夭折;若轉換一下思路,把待求的x為參數,以為變量,令則問題轉化為求一次函數(或常數函數)的值在內恒為負的問題,再來求解參數應滿足的條件這樣問題就輕而易舉的得到解決了。