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由于量词的引入,以量词为载体来构造条件的题目越来越多,而在平时练习中,常常会遇到一些条件表达很相似,许多同学往往因为不能区分彼此之间的不同,不能准确“翻译”含有存在量词与任意性量词的条件、不能把握好不同问题的解题技巧,从而造成解答的错误.那么如何准确“翻译”含有量词的条件呢?下面通过几道题作说明.
一、只含任意性量词
1.已知两个函数f(x)=7x2-28x-c,g(x)=2x3+4x2-40x.
(Ⅰ)若对任意x∈[-3,3],都有f(x)≤g(x)成立,求实数c的取值范围;
(Ⅱ)若对任意x1,x2∈[-3,3],都有f(x1)≤g(x2)成立,求实数c的取值范围
【分析】 (Ⅰ)是不等式恒成立问题,这里由于字母c易分离,所以可以用分离字母,求函数最值的方法求解;或由f(x)≤g(x)g(x)-f(x)≥0,转化为求g(x)-f(x)在[-3,3]上的最小值大于等于零.
(Ⅱ)由于x1,x2的不同,故不能用问题(Ⅰ)中的方法处理,而直接构造不等式f(x1)≤g(x2)更不知如何下手.但从x1,x2的任意性说明了f(x)无论取什么值总是不大于g(x)中的任意值,所以可知:对任意x1,x2∈[-3,3],都有f(x1)≤g(x2)成立当x∈[-3,3]时,[f(x)]max≤[g(x)]min.
【解】 (Ⅰ)由f(x)≤g(x)得c≥-2x3+3x2+12x.
令h(x)=-2x3+3x2+12x.
所以对任意x∈[-3,3],都有f(x)≤g(x)成立等价于:对任意x∈[-3,3],c≥(-2x3+3x2+12x)max恒成立;
由h′(x)=0得x=2或x=-1.
又x∈[-3,-1]时,h′(x)<0,当x∈(-1,2)时,h′(x)>0,当x∈(2,3)时,h′(x)<0,
所以h(x)的最大值只可能在x=2或x=-3时取到.
【评注】 已知区间I,函数f(x),g(x).
若对任意x∈I,都有f(x)≤g(x)成立当x∈I时,[f(x)-g(x)]max≤0;
若对任意x∈I,都有f(x)≥g(x)成立当x∈I时,[f(x)-g(x)]min≥0;
若对任意x1∈I,x2∈I,都有f(x1)≤g(x2)成立当x∈I时,[f(x)]max≤[g(x)]min.
二、只含存在性量词
2.已知函数f(x)=k[(logax)2+(logxa)2]-(logax)3-(logxa)3,g(x)=(3-k2)(logax+logxa),其中a>1 ,设t=logax+logxa.
(Ⅰ)当x∈(1,a)∪(a,+∞)时,试将f(x)表示成t的函数h(t),并探究函数h(t)是否存在极值;
(Ⅱ)若存在x0∈(1,+∞),使f(x0)>g(x0)成立,试求k的范围.
分析:由x∈(1,a)∪(a,+∞),a> 1可知t>2,故问题(1)就是探究h(t)在t>2上是否有极值,也即探究h′(t)=0在t>2上是否有解.问题(2)关键是正确“翻译”存在x0∈(1,+∞),使f(x0)>g(x0)成立.如果直接理解为不等式f(x)>g(x)在x∈(1,+∞)上有解,则需要解不等式,但由于此不等式不易求解,故很难进行下去.如果这里的“存在”换成“任意”,就是第一题的第一问的形式,因而易想到可以通过逆否命题求解:即求对于任意实数
【评注】 已知区间I,函数f(x),g(x).
若存在x∈I,使f(x)>g(x)成立当x∈I时,[f(x)-g(x)]max>0;
若存在x∈I,使f(x)<g(x)成立当x∈I时,[f(x)-g(x)]min<0.
三、既含任意性量词又含存在性量词
3.已知函数f(x)=x2-2x-3(x∈[0,1]),
g(x)=x3-3a2x-2a(x∈[0,1]).
(1)求f(x)的值域M;
(2)若a≥1,求g(x)的值域N;
(3)在(2)的条件下,若对于任意的x∈[0,1]总存在x0∈[0,1],使得f(x)=g(x0),求实数a的取值范围.
【分析】 求函数的值域是高中数学的重要内容,f(x)的值域M直接配方求解即可,g(x)的值域N利用导数求解;
第(3)问的关键是理解“对于任意的x∈[0,1]总存在x0∈[0,1]使得f(x)=g(x0)”.【简解】 (1)M=[-4,-3].
(2)N=[1-3a2-2a,-2a].
(3)对于任意的x∈[0,1],总存在x0∈[0,1],使得f(x)=g(x0)MN.
所以1-3a2-2a≤-4,-2a≥-3,
解得1≤a≤32.
【评注】 已知区间I,函数f(x),g(x).
对于任意x1∈I,存在x2∈I,使f(x1)=g(x2)成立当x∈I时,{f(x)|x∈I}{g(x)|x∈I}.
一、只含任意性量词
1.已知两个函数f(x)=7x2-28x-c,g(x)=2x3+4x2-40x.
(Ⅰ)若对任意x∈[-3,3],都有f(x)≤g(x)成立,求实数c的取值范围;
(Ⅱ)若对任意x1,x2∈[-3,3],都有f(x1)≤g(x2)成立,求实数c的取值范围
【分析】 (Ⅰ)是不等式恒成立问题,这里由于字母c易分离,所以可以用分离字母,求函数最值的方法求解;或由f(x)≤g(x)g(x)-f(x)≥0,转化为求g(x)-f(x)在[-3,3]上的最小值大于等于零.
(Ⅱ)由于x1,x2的不同,故不能用问题(Ⅰ)中的方法处理,而直接构造不等式f(x1)≤g(x2)更不知如何下手.但从x1,x2的任意性说明了f(x)无论取什么值总是不大于g(x)中的任意值,所以可知:对任意x1,x2∈[-3,3],都有f(x1)≤g(x2)成立当x∈[-3,3]时,[f(x)]max≤[g(x)]min.
【解】 (Ⅰ)由f(x)≤g(x)得c≥-2x3+3x2+12x.
令h(x)=-2x3+3x2+12x.
所以对任意x∈[-3,3],都有f(x)≤g(x)成立等价于:对任意x∈[-3,3],c≥(-2x3+3x2+12x)max恒成立;
由h′(x)=0得x=2或x=-1.
又x∈[-3,-1]时,h′(x)<0,当x∈(-1,2)时,h′(x)>0,当x∈(2,3)时,h′(x)<0,
所以h(x)的最大值只可能在x=2或x=-3时取到.
【评注】 已知区间I,函数f(x),g(x).
若对任意x∈I,都有f(x)≤g(x)成立当x∈I时,[f(x)-g(x)]max≤0;
若对任意x∈I,都有f(x)≥g(x)成立当x∈I时,[f(x)-g(x)]min≥0;
若对任意x1∈I,x2∈I,都有f(x1)≤g(x2)成立当x∈I时,[f(x)]max≤[g(x)]min.
二、只含存在性量词
2.已知函数f(x)=k[(logax)2+(logxa)2]-(logax)3-(logxa)3,g(x)=(3-k2)(logax+logxa),其中a>1 ,设t=logax+logxa.
(Ⅰ)当x∈(1,a)∪(a,+∞)时,试将f(x)表示成t的函数h(t),并探究函数h(t)是否存在极值;
(Ⅱ)若存在x0∈(1,+∞),使f(x0)>g(x0)成立,试求k的范围.
分析:由x∈(1,a)∪(a,+∞),a> 1可知t>2,故问题(1)就是探究h(t)在t>2上是否有极值,也即探究h′(t)=0在t>2上是否有解.问题(2)关键是正确“翻译”存在x0∈(1,+∞),使f(x0)>g(x0)成立.如果直接理解为不等式f(x)>g(x)在x∈(1,+∞)上有解,则需要解不等式,但由于此不等式不易求解,故很难进行下去.如果这里的“存在”换成“任意”,就是第一题的第一问的形式,因而易想到可以通过逆否命题求解:即求对于任意实数
【评注】 已知区间I,函数f(x),g(x).
若存在x∈I,使f(x)>g(x)成立当x∈I时,[f(x)-g(x)]max>0;
若存在x∈I,使f(x)<g(x)成立当x∈I时,[f(x)-g(x)]min<0.
三、既含任意性量词又含存在性量词
3.已知函数f(x)=x2-2x-3(x∈[0,1]),
g(x)=x3-3a2x-2a(x∈[0,1]).
(1)求f(x)的值域M;
(2)若a≥1,求g(x)的值域N;
(3)在(2)的条件下,若对于任意的x∈[0,1]总存在x0∈[0,1],使得f(x)=g(x0),求实数a的取值范围.
【分析】 求函数的值域是高中数学的重要内容,f(x)的值域M直接配方求解即可,g(x)的值域N利用导数求解;
第(3)问的关键是理解“对于任意的x∈[0,1]总存在x0∈[0,1]使得f(x)=g(x0)”.【简解】 (1)M=[-4,-3].
(2)N=[1-3a2-2a,-2a].
(3)对于任意的x∈[0,1],总存在x0∈[0,1],使得f(x)=g(x0)MN.
所以1-3a2-2a≤-4,-2a≥-3,
解得1≤a≤32.
【评注】 已知区间I,函数f(x),g(x).
对于任意x1∈I,存在x2∈I,使f(x1)=g(x2)成立当x∈I时,{f(x)|x∈I}{g(x)|x∈I}.