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【摘 要】“恒成立”问题与“存在成立”问题是不等式中常见的题型,各种考试中屡见不鲜。本文通过对比,提出解决此二类问题的方法,使学生有效地应对,避免应试时混淆而造成无谓失分。
【关键词】“恒成立”问题 “存在成立”问题
不等式是中学数学的基础知识和重要部分,一直是各类考试考查的热点与重点。不等式“恒成立”问题与“存在成立”问题,又是不等式中常见的题型,在各地的自主招生、高考、模拟考试中屡见不鲜。此二类问题对学生掌握基本数学思想与方法提出了较高的要求。学生对此二类问题往往感到容易混淆,且难以下手。
一、不等式恒成立问题
例1.(2010年清华大学等五校联考)已知f (x)是定义在R上的奇函数,且当x<0时,f(x)单调递增,f(-1)=0,设?渍(x)=sin2x+mcosx-2m,集合M={m x∈[0,],?渍(x)<0},N={m x∈[0,],f(?渍(x))<0},求M I N
[分析]由题意,得f(x)<0等价于x<-1或0<x<1,于是f(?渍(x))<0等价于?渍(x)<-1或0< ?渍(x)<1,从而M I N={mx∈[0,],?渍(x)<-1}。由?渍(x)<-1,可将问题转化为:x∈[0,],cosx+2m-2>0恒成立。若令t=cos?兹,0≤t≤1, 于是问题就化为:t2-mt+2m-2>0在t∈[0,1]上恒成立时,求实数的取值范围。
要解决这类不等式恒成立问题,通常有三种方法:
法一:分离参数法
由t2-mt+2m-2>0得m>t[0,1]均成立,就化成了m要大于函数h(t)=的最大值,最后求出h(t)的最大值,即获得问题的解。
法二:函数图象法
可令g(t)=t2-mt+2m-2,则当t∈[0,1]时,图象必然分布在t轴的上方,
(如图所示)
即满足g(0)>0g(1)>0<0或>0或?荭<00≤m≤1
解之,得m>4-2即M I N=(4-2,+∞)
法三:函数基本性质法
可令g(t)=t2-mt+2m-2,通过分类讨论,将g(t)在[0,1]上的最小值求出且满足g(t)min>0即得到m的取值范围。详解略。
例2. 设P=(log2x-1)log23y-6log2x•log2y+1,当x∈[1,2]时,求使得P>0恒成立的y的取值范围。
[分析]因为x∈[1,2]所以0≤log2x≤1,故可以看作关于log3y的二次函数,但若利用例1介绍的三种方法显然较为繁琐,若将P中的log2x与log3y的主次关系对调,得到P=(log23y-6log3y)log2x+1-log23y,即P为关于log2x的一次函数,
此时可令t=log2x,则得P=f(t)=(log23y-6log3y)t+1-log23y
则当f(0)>0f(1)>0时P>0恒成立,从而求得y∈(,)。
详解略。
以上变换主元法也是常见解决恒成立问题的重要方法。
二、不等式存在成立问题
例3.(根据高三模拟题改编)已知函数f(x)=x2-x-1与g(x)=x3-x2-5x+m。
(1)?埚x1∈[-2,2],使得f(x1)≤g(x1)成立,求实数m的取值范围
(2)?埚x1,x2∈[-2,2]使得f(x1)>g(x2)成立,求实数m的取值范围
[分析] 法一:分离参数法
解决存在成立问题,通常也可用此法,但与恒成立问题应有严格的区别。
由f(x)≤g(x)得m≥-x3+2x2+4x-1,即问题化为?埚x∈[-2,2]使m≥-x3+2x2+4x-1成立,从而m要大于函数h(x)=-x3+2x2+4x-1,x∈[-2,2]的最小值(注意此处与恒成立问题的区别)最后用求导法得到h(x)min=h(-)=-,故m≥-。
法二:补集法
解决存在成立问题还可以用补集法转化为恒成立问题。事实上,若我们先将所求解的问题否定,即求x∈[-2,2]都有m<-x3+2x2+4x-1恒成立,这样就可以用解决第一类恒成立问题。
[详解略]
下面对(2)利用补集法给出详细解答
解:先将(2)所求转化为——x1,x2∈[-2,2]都有恒成立(*)
先求f(x)在[-2,2]上的最大值,即f(x)max=f(-2)=5
再求g(x)在[-2,2]上的最小值,即g(x)max=m-
则要满足(*)式,只要满足f(x)max≤g(x)max即m≥
最后由补集法得:若?埚x1,x2∈[-2,2]使f(x1)>g(x2)成立时,实数m的取值范围应为m<。
由此看来,要解决以上二类问题关键是掌握第一问题的常用解题思想与方法。至于第二类问题完全可以通过“补集法”转换为第一类问题,从而避免了解决办法的混淆。
(江苏吴江市盛泽中学;215200)
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
【关键词】“恒成立”问题 “存在成立”问题
不等式是中学数学的基础知识和重要部分,一直是各类考试考查的热点与重点。不等式“恒成立”问题与“存在成立”问题,又是不等式中常见的题型,在各地的自主招生、高考、模拟考试中屡见不鲜。此二类问题对学生掌握基本数学思想与方法提出了较高的要求。学生对此二类问题往往感到容易混淆,且难以下手。
一、不等式恒成立问题
例1.(2010年清华大学等五校联考)已知f (x)是定义在R上的奇函数,且当x<0时,f(x)单调递增,f(-1)=0,设?渍(x)=sin2x+mcosx-2m,集合M={m x∈[0,],?渍(x)<0},N={m x∈[0,],f(?渍(x))<0},求M I N
[分析]由题意,得f(x)<0等价于x<-1或0<x<1,于是f(?渍(x))<0等价于?渍(x)<-1或0< ?渍(x)<1,从而M I N={mx∈[0,],?渍(x)<-1}。由?渍(x)<-1,可将问题转化为:x∈[0,],cosx+2m-2>0恒成立。若令t=cos?兹,0≤t≤1, 于是问题就化为:t2-mt+2m-2>0在t∈[0,1]上恒成立时,求实数的取值范围。
要解决这类不等式恒成立问题,通常有三种方法:
法一:分离参数法
由t2-mt+2m-2>0得m>t[0,1]均成立,就化成了m要大于函数h(t)=的最大值,最后求出h(t)的最大值,即获得问题的解。
法二:函数图象法
可令g(t)=t2-mt+2m-2,则当t∈[0,1]时,图象必然分布在t轴的上方,
(如图所示)
即满足g(0)>0g(1)>0<0或>0或?荭<00≤m≤1
解之,得m>4-2即M I N=(4-2,+∞)
法三:函数基本性质法
可令g(t)=t2-mt+2m-2,通过分类讨论,将g(t)在[0,1]上的最小值求出且满足g(t)min>0即得到m的取值范围。详解略。
例2. 设P=(log2x-1)log23y-6log2x•log2y+1,当x∈[1,2]时,求使得P>0恒成立的y的取值范围。
[分析]因为x∈[1,2]所以0≤log2x≤1,故可以看作关于log3y的二次函数,但若利用例1介绍的三种方法显然较为繁琐,若将P中的log2x与log3y的主次关系对调,得到P=(log23y-6log3y)log2x+1-log23y,即P为关于log2x的一次函数,
此时可令t=log2x,则得P=f(t)=(log23y-6log3y)t+1-log23y
则当f(0)>0f(1)>0时P>0恒成立,从而求得y∈(,)。
详解略。
以上变换主元法也是常见解决恒成立问题的重要方法。
二、不等式存在成立问题
例3.(根据高三模拟题改编)已知函数f(x)=x2-x-1与g(x)=x3-x2-5x+m。
(1)?埚x1∈[-2,2],使得f(x1)≤g(x1)成立,求实数m的取值范围
(2)?埚x1,x2∈[-2,2]使得f(x1)>g(x2)成立,求实数m的取值范围
[分析] 法一:分离参数法
解决存在成立问题,通常也可用此法,但与恒成立问题应有严格的区别。
由f(x)≤g(x)得m≥-x3+2x2+4x-1,即问题化为?埚x∈[-2,2]使m≥-x3+2x2+4x-1成立,从而m要大于函数h(x)=-x3+2x2+4x-1,x∈[-2,2]的最小值(注意此处与恒成立问题的区别)最后用求导法得到h(x)min=h(-)=-,故m≥-。
法二:补集法
解决存在成立问题还可以用补集法转化为恒成立问题。事实上,若我们先将所求解的问题否定,即求x∈[-2,2]都有m<-x3+2x2+4x-1恒成立,这样就可以用解决第一类恒成立问题。
[详解略]
下面对(2)利用补集法给出详细解答
解:先将(2)所求转化为——x1,x2∈[-2,2]都有恒成立(*)
先求f(x)在[-2,2]上的最大值,即f(x)max=f(-2)=5
再求g(x)在[-2,2]上的最小值,即g(x)max=m-
则要满足(*)式,只要满足f(x)max≤g(x)max即m≥
最后由补集法得:若?埚x1,x2∈[-2,2]使f(x1)>g(x2)成立时,实数m的取值范围应为m<。
由此看来,要解决以上二类问题关键是掌握第一问题的常用解题思想与方法。至于第二类问题完全可以通过“补集法”转换为第一类问题,从而避免了解决办法的混淆。
(江苏吴江市盛泽中学;215200)
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文