高中数学恒成立的解题方法和思路

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  摘要:数学是高考的必考科目,恒成立是高考数学试卷中的常见考题。本文列举了函数法、变换主元法、数形结合法,分析了高中数学恒成立问题的解题思路和方法。
  关键词:高中数学 恒成立 解题方法 思路
  恒成立是高中数学教学的难点和重点,它不仅包含变量,还包含参数,且解题过程较为复杂,有些学生往往无从下手。因此,本文通过讲解例题,认真分析了恒成立问题的解题思路与具体方法,以便提高学生解决问题的能力,提升学生的数学水平。
  一、函数法
  1.一次函数恒成立问题
  例1.设存在x,且x [-3,1],现有不等式(2a 1)x a 2>0。若要不等式(2a 1)x a 2>0恒成立,求解a的取值范围。
  解析:针对一次函数f(x)=kx b,x [m,n],则存在:
  当时,f(x)>0恒成立。
  当时,则可证明f(x)<0。
  该题是比较简单且典型的恒成立问题,学生可以按照上述证明方式,把x=-3、x=1分别代入f(x),则得出不等式方程组:,之后进行简化,可得a ≥-1,a≤。此时,学生便可得出本题答案:a的取值范围为[-1,]。
  2.二次函数恒成立问题
  例2:设有不等式(m-1)x2 (m-1)x 2>0,若使不等式(m-1)x2 (m-1)x 2>0在任何条件下恒成立,求解m的取值范围。
  解析:首先,学生需先把不等式变为一元二次方程,通过方程根的判别式、最值以及对称轴等方程性质求解题目。判别式法为:设任意二次函数f(x)=ax2 bx c,其中a0,且xR。那么,二次函数恒成立会有以下几种情况:①当f(x)min>a时,f(x)>a,对所有xI恒成立;②当f(x)max>a时,f(x)g(x)max且xI时,则有f(x)>g(x)。在本题中,二次项系数中含有未知参数m,所以学生应分类讨论:①当m-1=0时,则f(x)=2>0恒成立,所以m=1;②当m-10时,则有m-1>0且=(m-1)x2-8(m-1)<0,可得(1,9)。由此,可得本题答案:m的取值范围为m [1,9]。
  二、变换主元法
  例3.设存在a,a的取值范围为[-1,1]。有f(x)=ax2 (2a-4)x 3-a>0,且f(x)=ax2 (2a-4)x 3-a>0恒成立,请判断x的取值范围。
  解析:在解答含参数的不等式恒成立问题过程中,学生可使用变换主元法,令参数a作为方程中的变量,因变量x作为参数,之后把题目转换成一次函数恒成立问题,则会降低该问题的难度。具体解题步骤如下:令g(a)=(x2 2x-1)a-4x 3,由题目条件已知a [-1,1],将a=-1、a=1分别代入g(a)中,可得,由此可知g(a)>0恒成立,x的取值范围为[-3- ,-3 ]。
  三、数形结合法
  例4.设存在函数f(x)= -a ,同时存在函数g(x)=ax a。若要f(x)≤g(x)恒成立,求解a的取值范围。
  解析:首先,学生需要转化不等式,之后构造函数,把不等式两边转换为较常见的函数,之后绘制图像,得出参数取值范围。具体解题步骤如下:由已知条件可得:f(x)≤g(x)可变换为≤ax 2a。设y1=,y2=ax 2a。由y2=ax 2a可知,y2=ax 2a过点(-2,0),斜率为a。而y1= 可变换为(x-2)2 y12=4(x≥4,y1≥0),学生由(x-2)2 y12=4可知,其几何图形为以点(2,0)为圆心,半径长为2的半圆形图形。故而,若要使f(x)≤g(x)恒成立,则需要y2图像高于y1图像(如图1所示)。通过图像,能够明确得出两个函数之间的不等式关系。
  由图可知,直线与圆相切时,可得,
  解得a=或a=-。因此,可得出本题答案:若要f(x)≤g(x)能够达成恒成立,则参数a的取值范围为[, ∞]。
  四、结束语
  不等式恒成立覆盖了大量的知识点,综合性较强。如果学生的解题思路过于单一,将不利于解决问题。因此,教师应积极探索解题策略,帮助学生提高成绩。
  参考文献:
  [1]叶海明.高中数学恒成立问题的解题策略浅探[J].读与写(教育教学刊),2009,(8).
  [2]沈宏.高中数学中恒成立问题的解题策略[J].读与写(教育教学刊),2014,(1).
  [3]盛军.数形结合方法在高中数学教学中的应用评价[J].赤子(上中旬),2015,(15).
  (作者单位:山东省菏泽市鄄城县第一中学)
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