在不等式中,有一类问题是求参数在什么范围内不等式恒成立。恒成立条件下不等式参数的取值范围问题,涉及的知识面广,综合性强,同时数学语言抽象,如何从题目中提取可借用的知识模块往往捉摸不定,难以寻觅,是同学们学习的一个难点,同时也是高考命题中的一个热点。其方法大致有:①用一元二次方程根的判别式,②参数大于最大值或小于最小值,③变更主元利用函数与方程的思想求解。本文通过实例,从不同角度用常规方法归纳,供大家参考。
一、用一元二次方程根的判别式
有关含有参数的一元二次不等式问题,若能把不等式转化成二次函数或二次方程,通过根的判别式或数形结合思想,可使问题得到顺利解决。
例1 对于x∈R,不等式 恒成立,求实数m的取值范围。
解:不妨设 ,其函数图象是开口向上的抛物线,为了使 ,只需 ,即 ,解得 。
变形:若对于x∈R,不等式 恒成立,求实数m的取值范围。
此题需要对m的取值进行讨论,设 。①当m=0时,3>0,显然成立。②当m>0时,则△<0 。③当m<0时,显然不等式不恒成立。由①②③知 。
关键点拨:对于有关二次不等式 (或<0)的问题,可设函数 ,由a的符号确定其抛物线的开口方向,再根据图象与x轴的交点问题,由判别式进行解决。
例2 已知函数 ,在 时恒有 ,求实数k的取值范围。
解:令 ,则 对一切 恒成立,而 是开口向上的抛物线。
①当图象与x轴无交点满足△<0,即 ,解得-2
②当图象与x轴有交点,且在 时 ,只需
由①②知
关键点拨:为了使 在 恒成立,构造一个新函数 是解题的关键,再利用二次函数的图象性质进行分类讨论,使问题得到圆满解决。
二、参数大于最大值或小于最小值
如果能够将参数分离出来,建立起明确的参数和变量x的关系,则可以利用函数的单调性求解。 恒成立 ,即大于时大于函数 值域的上界。 恒成立 ,即小于时小于函数 值域的下界。
例3 已知二次函数 ,如果x∈〔0,1〕时 ,求实数a的取值范围。
解:x∈〔0,1〕时, ,即
①当x=0时,a∈R
②当x∈ 时,问题转化为 恒成立
由 恒成立,即求 的最大值。设 。因 为减函数,所以当x=1时, ,可得 。
由 恒成立,即求 的最小值。设 。因 为增函数,所以当x=1时, ,可得a≤0。
由①②知 。
关键点拨:在闭区间〔0,1〕上使 分离出a,然后讨论关于 的二次函数在 上的单调性。
例4 若不等式 在x∈〔1,2〕时恒成立,试求a的取值范围。
解:由题设知 ,得a>0,可知a+x>1,所以 。原不等式变形为 。
,即 。又 ,可得
恒成立。设 ,在x∈〔1,2〕上为减函数,可得 ,知 。
综上知 。
关键点拨:将参数a从不等式 中分离出来是解决问题的关键。
例5 是否存在常数c使得不等式 ,对任意正数x、y恒成立?试证明你的结论。
解:首先,欲使 恒成立(x、y>0),进行换元令
。
∴上述不等式变为 ,即 恒成立。寻求 的最小值,由a>0,b>0,利用基本不等式可得 。
同理欲使 恒成立 ,令 ,
得
∴上述不等式变为 ,
即 。寻求 的最大值,易得 。
综上知存在 使上述不等式恒成立。
关键点拨:本题是两边夹的问题,利用基本不等式,右边寻找最小值 ,左边寻找最大值 ,可得c= 。
三、变更主元
在解含参不等式时,有时若能换一个角度,变参数为主元,可以得到意想不到的效果,使问题能更迅速地得到解决。
例6 若不等式 ,对满足 所有的x都成立,求x的取值范围。
解:原不等式可化为
令 是关于m的一次函数。
由题意知
解得
∴x的取值范围是
关键点拨:利用函数思想,变换主元,通过直线方程的性质求解。
例7 已知 是定义在〔-1,1〕上的奇函数且 ,若a、b∈〔-1,1〕,a+b≠0,有 。
(1)判断函数 在〔-1,1〕上是增函数还是减函数。
(2)解不等式 。
(3)若 对所有 、a∈〔-1,1〕恒成立,求实数m的取值范围。
解:(1)设 ,则
,
可知 ,所以 在〔-1,1〕上是增函数。
(2)由 在〔-1,1〕上是增函数知
解得 ,故不等式的解集
(3)因为 在〔-1,1〕上是增函数,所以 ,即1是 的最大值。依题意有 ,对a∈〔-1,1〕恒成立,即 恒成立。
令 ,它的图象是一条线段,那么 。
关键点拨:对于(1),抽象函数单调性的证明往往借助定义,利用拼凑条件,判断差的符号。对于(2),后一步解不等式往往是上一步单调性的继续,通过单调性、函数值的大小转化到自变量的大小上来。对于(3),转换视角变更主元,把 看作关于a的一次函数,即 在a∈〔-1,1〕上大于等于0,利用 是一条直线这一图象特征,数形结合得关于m的不等式组,从而求得m的范围。
根据韦达定理
假设存在两个根实数根X1X2
则X1+X2=-b/a
X1X2=c/a
由于X1,X2是实数,必有(X1-X2)平方>=0
即(X1+X2)平方-4X1X2>=0
带入韦达公式,即(-b/a)平方-4c/a>=0
由此推出△≥0
答案是;假设存在两个根实数根X1X2
则X1+X2=-b/a
X1X2=c/a
由于X1,X2是实数,必有(X1-X2)平方>=0
即(X1+X2)平方-4X1X2>=0
带入韦达公式,即(-b/a)平方-4c/a>=0
你说的应该是二次函数,如果△<0的话就无解啦